JP2007513375A - display - Google Patents
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Abstract
画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を有するディスプレイ装置と、視野面を持つ光透過エレメントであって、前記ディスプレイ装置から光を受光するように配置され、受光した光を前記視野面に表示する光透過エレメントとを備え、前記光透過エレメントは、前記ディスプレイ装置と前記視野面との間の光学経路中に配置された偏光層を有し、前記偏光層が、ディスプレイ外部から受け取った偏光されていない環境光を減衰させる一方、前記ディスプレイ装置から受光した偏光光を実質的に透過させるように配置されたディスプレイ。A display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of pixel elements spaced apart, and a light transmissive element having a viewing surface, arranged to receive light from the display device, and receiving the received light A light transmissive element for displaying on the field plane, the light transmissive element having a polarizing layer disposed in an optical path between the display device and the field plane, wherein the polarizing layer is external to the display. A display arranged to attenuate unpolarized ambient light received from the display while substantially transmitting polarized light received from the display device.
Description
本発明は、ディスプレイに関する。 The present invention relates to a display.
液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイといったフラットパネルディスプレイに関する技術は、一枚のディスプレイが、中型の家庭用テレビジョンセットのスクリーンサイズ程度まで経済的に製造できる段階へと発展してきている。上記のレベル以上にシングルユニットのディスプレイのディスプレイサイズを大きくしようとすることは、より一層のコストと、より低い歩留まりと、その他の重大な技術的問題とを生ぜしめる。 Technologies related to flat panel displays such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma displays have evolved to a stage where a single display can be economically manufactured to the screen size of a medium-sized home television set. Attempting to increase the display size of a single unit display above the above levels results in higher costs, lower yields, and other significant technical problems.
したがって、より大きなディスプレイを供給するために、多数の小さな長方形のディスプレイを碁盤目状にして、要求される全体のサイズを形成するというハイブリッド技術が発達してきた。例えば、画素情報が適切なサブディスプレイに送られるように適切にアドレスされている電子機器を有する対角線が15インチのディスプレイの2×2の碁盤目状のアレイは、対角線が30インチのディスプレイを提供するであろう。 Therefore, in order to provide a larger display, a hybrid technology has been developed in which a large number of small rectangular displays are gridded to form the required overall size. For example, a 2x2 grid array of 15 inch diagonal displays with electronics properly addressed so that pixel information is sent to the appropriate sub-display provides a 30 inch diagonal display Will do.
上記タイプの装置の欠点は、個々のディスプレイのアクティブエリア、すなわち、画素情報が表示されるディスプレイの正面のエリアが、ディスプレイの物理的エリアの極めて端にまで伸びないという点である。プラズマや液晶等に使われる技術は、アクティプディスプレイエリアの端の周りの小さな縁が、個々の画素エレメントに相互接続を与え、前面基板に後部を密封することを要求する。この縁は、数ミリメートルにまで小さくできるが、それでも、碁盤目状にされたディスプレイを横切る見苦しい黒い帯を生じさせてしまう。 A drawback of the above type of device is that the active area of the individual display, ie the area in front of the display where the pixel information is displayed, does not extend to the very edge of the physical area of the display. Technologies used for plasma, liquid crystal, etc. require that small edges around the edges of the active display area provide interconnections to the individual pixel elements and seal the back to the front substrate. This edge can be as small as a few millimeters, but it still creates an unsightly black strip across the gridded display.
この問題に対して、様々な解決策が提案されてきているが、その多くは、個々のサブディスプレイのアクティブエリアに発生した画像を変換させるか、拡張させるバルク光学式やファイバ光学式のイメージガイドに基づく。 Various solutions have been proposed for this problem, many of which are bulk or fiber optic image guides that transform or expand the image generated in the active area of the individual sub-displays. based on.
例えば、特許文献1(発明者Hilsum)においては、拡張された画像を接続させることにより、二つのパネルの縁の領域に形成された、隣り合う二つのパネルの間の切れ目が見えなくなるように、パネルディスプレイに生じた画像を拡張する光ファイバの束から形成された楔型構造のイメージガイドが使われている。各々のファイバの入力端は、画素エレメントと同じサイズがそれ以下である。ディスプレイの画素構造が、画像拡張器の出力平面に持ち越されるように、光ファイバの入力端で、パネルディスプレイの個々の画素エレメントと共に、光ファイバは配列されている。上記の方法で形成されるその他のイメージガイドは、一組の隣り合うパネルの間に縁のない接合部を与えるため、画像を変換してもよい。硬質や半硬質の光透過ガイドといった、様々な型の光透過ガイドが使われてよい。製造の簡略化のため、イメージガイドはポリマー材から製造することもできるということは、提案されてきている。
使用に際して、描写されたディスプレイのスクリーンの視野面に当たる、ディスプレイの外部からの環境光は、ディスプレイ機器内部のイメージガイドの下へ導かれる。この環境光の一部は、フレネル反射によって、イメージガイドの入力端のチャネルと空気の境目で反射されてもよく、視聴者に、イメージガイドを通して、反射されるであろう。従って、表示される画像のコントラストは、望ましくなく減少される。 In use, ambient light from outside the display, which strikes the field of view of the depicted display screen, is directed under the image guide inside the display device. A portion of this ambient light may be reflected by the Fresnel reflection at the channel at the input end of the image guide and the air boundary and will be reflected to the viewer through the image guide. Accordingly, the contrast of the displayed image is undesirably reduced.
本発明の一態様は、画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を有するディスプレイ装置と、視野面を持つ光透過エレメントであって、前記ディスプレイ装置から光を受光するように配置され、受光した光を前記視野面に表示する光透過エレメントとを備え、前記光透過エレメントは、前記ディスプレイ装置と前記視野面との間の光学経路中に配置された偏光層を有し、前記偏光層が、ディスプレイ外部から受け取った偏光されていない環境光を減衰させる一方、前記ディスプレイ装置から受光した偏光光を実質的に透過させるように配置されたディスプレイを提供する。 One aspect of the present invention is a display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of pixel elements spaced apart, and a light-transmitting element having a field surface so as to receive light from the display device. A light transmissive element disposed and displaying received light on the field plane, the light transmissive element having a polarizing layer disposed in an optical path between the display device and the field plane; The polarizing layer provides a display arranged to attenuate unpolarized ambient light received from outside the display while substantially transmitting polarized light received from the display device.
この装置は、偏光されていない環境光を減衰させる一方、ディスプレイ装置から発せられる偏光された光の強度を十分に保つ偏光板を提供することにより、ディスプレイの画像出力面における画像の質に対する環境光の影響を有利に減少する。 This device attenuates unpolarized ambient light while providing a polarizing plate that sufficiently maintains the intensity of polarized light emitted from the display device, thereby providing ambient light for image quality at the image output surface of the display. Advantageously reduce the effects of
同じ画素が同じ輝度を示すように画素が意図されている画像を、LCDに基づくディスプレイが表示するためには、LCDパネルは、全体のアクティブ領域に渡って、一様に照らされるべきである。しかしながら、バックライト機器のいくつかの領域が光を発しないので、例えばバックライト機器の中にある発光ランプといった発光エレメントは、バックライトの全体の領域に渡って一様な照明を提供しない。これは、発光エレメントは非発光部分を含み、そして、隣り合うランプの端電極の間には分離が必要であるので、発光エレメントを、お互いに隣り合って直接的に提供できないためである。 In order for an LCD based display to display an image in which the pixels are intended such that the same pixels exhibit the same brightness, the LCD panel should be illuminated uniformly over the entire active area. However, since some areas of the backlight device do not emit light, light emitting elements such as light emitting lamps within the backlight device do not provide uniform illumination over the entire area of the backlight. This is because the light-emitting elements include non-light-emitting portions and need to be separated between the end electrodes of adjacent lamps, so that the light-emitting elements cannot be provided directly next to each other.
本発明の一態様は、発光領域と非発光領域とを有するバックライトと、前記バックライトから発した光を受光するように配置された変調器と、前記バックライトの前記発光領域から発した光の一部を前記バックライトの非発光領域に密接に関係づけて変調器のエリア上へと方向転換させるように配置された光方向転換手段とを備えたバックライト型ディスプレイを提供する。 One embodiment of the present invention includes a backlight having a light-emitting region and a non-light-emitting region, a modulator arranged to receive light emitted from the backlight, and light emitted from the light-emitting region of the backlight And a light redirecting means arranged to redirect a portion of the light source onto the modulator area closely related to the non-light emitting area of the backlight.
この装置は、ディスプレイの画像出力面において、より一様な明るさを与える一方、変調器の表面に渡る照明の平均的な強さを実質的に減じることが無いような、LCDパネルといった変調器へのバックライトにより提供される照明の一様性を、有利に改善する。 This device provides a more uniform brightness at the image output surface of the display, while modulating a modulator such as an LCD panel that does not substantially reduce the average intensity of illumination across the surface of the modulator. The uniformity of the illumination provided by the backlight is advantageously improved.
LCDパネルとイメージガイドをお互いに付ける際に、LCDパネルが、イメージガイドの入力面に関して正確に位置付けされているということは、大いに望ましい。運用上の理由から、LCDは、理想的には、イメージガイドに対する透明の接着剤に接着されないべきであり(接着されていると、傷を付けずに修理したり掃除したりするため、構成部品を分離することが難しかったり、不可能であったりする)、その代わりに、イメージガイドに対する密な近接度で、また、位置決めに関して、機械的に保持されているべきである。更には、LCDのガラスの膨張係数は、ポリマー材のイメージガイドの膨張係数より有意に低いということに留意されたい。また、この膨張の違いは、ディスプレイが作動することが要求される温度範囲においてLCDの歪みを生じさせる、LCDによって経験されている段階の応力を、生じさせないということは重要である。 In attaching the LCD panel and the image guide to each other, it is highly desirable that the LCD panel be accurately positioned with respect to the input surface of the image guide. For operational reasons, the LCD should ideally not be glued to a transparent adhesive to the image guide (the glue is a component that can be repaired and cleaned without scratching). Instead, it should be mechanically held in close proximity to the image guide and with respect to positioning. Furthermore, it should be noted that the expansion coefficient of the LCD glass is significantly lower than that of the polymer material image guide. It is also important that this difference in expansion does not cause the level of stress experienced by the LCD, which causes LCD distortion in the temperature range in which the display is required to operate.
本発明の一態様は、画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を有するディスプレイパネルと、各々が入力端と出力端とを有する光透過ガイドであって、前記入力端が一つ以上の画素エレメントの各群から光を受光するように配置され、ベースフレームが前記入力端を囲んでいる多数の光透過ガイドを有するイメージガイドと、開口を有し、前記ベースフレームにしっかりと取り付けられた第一フレームであって、前記ディスプレイパネルが、前記第一フレームの前記開口内で前記イメージガイドに対して配置された第一フレームと、前記第一フレームよりも小さな開口を持ち、前記ディスプレイパネルに重なり、前記ディスプレイパネルに圧力を加えて、それによって、前記ディスプレイパネルが前記イメージガイドに近接するように保持する第二フレームであって、前記第一フレームに弾性的に結合された第二フレームとを有するディスプレイを提供する。 One aspect of the present invention is a display panel having an image output surface on which an image is displayed as an array of pixel elements spaced apart, and a light transmission guide each having an input end and an output end, wherein the input end is An image guide having a plurality of light transmission guides arranged to receive light from each group of one or more pixel elements, the base frame surrounding the input end, and an opening, wherein the base frame is firmly attached to the base frame A first frame attached to the display frame, the display panel having a first frame disposed with respect to the image guide within the opening of the first frame, and an opening smaller than the first frame; Overlaying the display panel and applying pressure to the display panel, thereby causing the display panel to A second frame for holding so as to approach the guide, to provide a display having a second frame which is elastically coupled to the first frame.
この装置は、LCDパネルといったディスプレイパネルを固定するためのしっかりとしているが、不変では無いメカニズムと、ディスプレイパネルとイメージガイドの双方に傷を付けないイメージガイドとを有利に提供する。 This device advantageously provides a robust but not permanent mechanism for securing a display panel, such as an LCD panel, and an image guide that does not scratch both the display panel and the image guide.
イメージガイドの入力が、パネルディスプレイ上の画素エレメントの大きなアレイに正確に配列されることを許すためには、光透過ガイドの入力端は、正しい相対的な位置、往々にしてそれは画素の位置の矩形アレイである、に維持されていることが適切である。光透過ガイドの入力端を、前記正しい相対的な位置に位置付けするためにどのような手段が使われようとも、ディスプレイ装置の温度が変わると、問題が生じ得る。 In order to allow the input of the image guide to be accurately arranged in a large array of pixel elements on the panel display, the input end of the light transmissive guide is the correct relative position, often it is the position of the pixel. Suitably, it is maintained in a rectangular array. Whatever means is used to position the input end of the light transmissive guide in the correct relative position, problems can arise if the temperature of the display device changes.
最も一般的には、パネルディスプレイは、ガラスやそれに関連した物質から作られる。パネルディスプレイの表面は、パネルディスプレイに結合された(例えば、接着された)薄い層や膜(例えば、液晶(LC)ディスプレイにおける偏光フィルタ)を持っていてもよい。前記の層は、下にある面の熱膨張の特性とは異なる、熱膨張の特性を持っていてもよい。もちろん、これが、温度変化に反応して、下にある表面が膨張する時に、前記の層が下にある面と共に、膨張または接触(例えば、延伸または圧縮)するだろうという場面であることは、当業者は理解できよう。今まで提案されてきたイメージガイドは、光透過ガイドのために、そして(または)、装置のために、(そして前記のうち一つが使われていると)光透過ガイドの入力端を相対的に正しい位置に合わせるために、ポリマー材
を使う傾向がある。従って、ガラスとポリマー材の熱膨張特性が異なるため、問題が生じる。
Most commonly, panel displays are made from glass and related materials. The surface of the panel display may have a thin layer or film (eg, a polarizing filter in a liquid crystal (LC) display) bonded (eg, bonded) to the panel display. The layer may have a thermal expansion characteristic that is different from the thermal expansion characteristic of the underlying surface. Of course, this is a scene where the layer will expand or contact (eg, stretch or compress) with the underlying surface when the underlying surface expands in response to temperature changes. Those skilled in the art will understand. The image guides that have been proposed so far are relative to the input end of the light transmissive guide for the light transmissive guide and / or for the device (and if one of the above is used). There is a tendency to use polymer materials to match the correct position. Therefore, a problem arises because the thermal expansion characteristics of glass and polymer material are different.
例として、イメージガイドの入力端とディスプレイ基板との熱膨張係数が異なり、イメージガイドが、パネル基板以上に一画素幅に渡って膨張しているというディスプレイを考えてみる。このことは、イメージガイドの出力で表示される画像に、二つの主要な効果を持ちうる。 As an example, consider a display in which the input end of the image guide and the display substrate have different coefficients of thermal expansion, and the image guide expands over one pixel width beyond the panel substrate. This can have two main effects on the image displayed at the output of the image guide.
第一には、ディスプレイの空間的解像度の変化である。ディスプレイエリア内の位置において、いくつかの光透過ガイドは、隣接する二つの画素エレメントから実質的に同量の光を受け取り得る。このことは、表示される画像の低域通過空間フィルタ効果を持ち、この効果は、ディスプレイエリアに渡って異なるであろう。 The first is a change in the spatial resolution of the display. At locations within the display area, some light transmissive guides may receive substantially the same amount of light from two adjacent pixel elements. This has a low-pass spatial filter effect on the displayed image, and this effect will vary across the display area.
第二には、最も外側の光透過ガイドは、パネルのディスプレイエリアを越えて拡がっているので、全く光を受け取っていないであろうということである。このことは、イメージガイドの出力に見苦しい黒い線を生じさせる。 Secondly, the outermost light transmissive guide extends beyond the display area of the panel and therefore will not receive any light. This creates an unsightly black line in the output of the image guide.
本発明の一態様は、画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を有するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置の画像出力面に結合され、各々が入力端と出力端とを持つ多数の光透過ガイドを有するイメージガイドであって、前記光透過ガイドの一つ以上の群が画素エレメントの一つ以上の各群から光を受光するように多数の光透過ガイドの入力端が互いに相対的に配置されたイメージガイドとを備えたディスプレイであって、前記ディスプレイにおいては、少なくとも一つのサブセットの前記光透過ガイドを有するクラスターに対し、前記クラスターの外縁で、前記光透過ガイドの入力端が、前記光透過ガイドの光学特性に実質的に同様の光学特性を有しかつ前記ディスプレイの画像出力面から光を受け取るように配置された入力面を持つ内枠と、光透過ガイドの熱膨張特性と実質的に同様の熱膨張特性を有する外枠とによって、囲まれており、前記内枠は、隣接する各々の光透過ガイドに光学的に結合され、かつ、前記内枠の入力面の反対の位置にある前記内枠の面と前記外枠に隣接する前記内枠の面とを少なくとも覆う反射層を有し、前記内枠に入り前記反射層に当たる光は、隣接する光透過ガイドに光学的に結合された前記内枠の一部を介して、または、前記内枠の入力面を介して前記内枠から出るように反射されるディスプレイを提供する。 One aspect of the invention is a display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements, coupled to the image output surface of the display device, each having an input end and an output end. An image guide having a plurality of light transmission guides, wherein the input ends of the light transmission guides are mutually connected such that one or more groups of the light transmission guides receive light from each of one or more groups of pixel elements. A display with a relatively arranged image guide, wherein the display has an input end of the light transmission guide at an outer edge of the cluster with respect to a cluster having at least one subset of the light transmission guide. Has optical characteristics substantially similar to the optical characteristics of the light transmission guide and receives light from the image output surface of the display. And an inner frame having an input surface arranged so as to be surrounded by an outer frame having a thermal expansion characteristic substantially similar to the thermal expansion characteristic of the light transmission guide. A reflective layer that is optically coupled to the light transmission guide of the inner frame and covers at least the surface of the inner frame at a position opposite to the input surface of the inner frame and the surface of the inner frame adjacent to the outer frame. Then, the light that enters the inner frame and strikes the reflective layer passes through the inner frame that is optically coupled to an adjacent light transmission guide or through the input surface of the inner frame. Provide a display that reflects off the screen.
この装置は、もう一つの光学的に異なるフレームに結合されていて、光透過ガイドとは光学的に同様であるフレームに結合された光透過ガイドのアレイの光学特性を有利に改善する。反射層は、光学的に同様なフレームに入る光を吸収するというより、むしろ再利用するのに役立ち、光透過ガイドと内枠の動作が、外枠の光学的特性に依存しないようにすることにより、デザインの自由度を増加させるのにも役立つ。 This apparatus advantageously improves the optical properties of an array of light transmission guides coupled to another optically different frame and coupled to a frame that is optically similar to the light transmission guide. The reflective layer helps to recycle rather than absorb light entering an optically similar frame so that the operation of the light transmission guide and inner frame does not depend on the optical properties of the outer frame. This also helps increase design freedom.
タイル状ディスプレイスクリーンの正面は、ポリマー材から成ってもよい多数の光透過ガイドを各々が有する多数のイメージガイドから成る。大きなタイル状アレイを構成するため、好ましくは、強固なフレームワークが備えられるべきであり、イメージガイドを支持し、イメージガイドが近接な配列であることを維持する。イメージガイドを作るのに使われる典型的な材料(例えば、ポリマー)は、相対的に低いこわさと、脆弱な長期安定性と、大きなディスプレイスクリーンに十分な強さを与えるために必要とされる大きな横断エリアとのせいにより、上記の構造を構成する材料としては、理想的ではない。金属または補強プラスチックのフレームワークは、より適した解決法ではあるが、異なる熱膨張係数は、熱膨張による正面の視野面上の応力が過大になり得るということを生じさせる。 The front face of the tiled display screen consists of a number of image guides each having a number of light transmissive guides which may be made of a polymer material. In order to construct a large tiled array, a solid framework should preferably be provided to support the image guide and keep the image guide in close proximity. Typical materials (eg, polymers) used to make image guides are relatively low stiffness, fragile long-term stability, and the large size required to provide sufficient strength for large display screens. Because of the crossing area, it is not ideal as a material constituting the above structure. Although a metal or reinforced plastic framework is a more suitable solution, the different coefficients of thermal expansion cause the stress on the front viewing plane due to thermal expansion to be excessive.
もし、実質的に異なる熱膨張係数を持つより強固な材料が採用されるならば、正面の視野面または支持フレームに過度の内部応力を課することなく、イメージガイドを支持し、正確に配列させる手段が要求される。 If stronger materials with substantially different coefficients of thermal expansion are employed, the image guide is supported and accurately aligned without imposing excessive internal stress on the front viewing surface or support frame. Means are required.
個々のイメージガイドの正面は、好ましくは、単一平面で厳しい公差で保持されており、異なるイメージガイドの正面の間には目に見える段差が無いことを確実にする。正面の視野面の公称の平面からの少しの変化でさえ、目にはディスプレイモジュール間の継ぎ目として見えてしまう。 The front faces of the individual image guides are preferably held with tight tolerances in a single plane to ensure that there are no visible steps between the front faces of the different image guides. Even small changes from the nominal plane of the front viewing plane will appear to the eye as a seam between display modules.
更に好ましくは、イメージガイドは、ディスプレイの動作温度範囲においてイメージガイド間に溝が開くことを防止するような方法で拘束されているべきである。 More preferably, the image guides should be constrained in such a way as to prevent grooves between the image guides in the operating temperature range of the display.
本発明の一態様は、入力と出力端を持つ多数の光透過ガイドと、前記光透過ガイドの熱膨張係数に実質的に一致する熱膨張係数を持つベースフレームであって、前記光透過ガイドの入力端を囲むベースフレームとを各々が有する多数のイメージガイドと、前記多数のイメージガイドを、前記イメージガイドの出力面が連続的な面を形成するアレイに結合する手段と、前記ベースフレームよりも硬さがあり、前記ベースフレームと異なる熱膨張係数を持つ支持フレームであって、前記ベースフレームと前記支持フレームとの間の、前記イメージガイドの出力面に実質平行な平面における相対的な動きを許す接続手段により、前記ベースフレームを前記支持フレームに結合させる支持フレームとを有するディスプレイを提供する。 One aspect of the present invention is a base frame having a plurality of light transmission guides having input and output ends, and a thermal expansion coefficient that substantially matches a thermal expansion coefficient of the light transmission guide, A plurality of image guides each having a base frame surrounding an input end; means for coupling the plurality of image guides to an array in which an output surface of the image guide forms a continuous surface; and more than the base frame A support frame that is rigid and has a coefficient of thermal expansion different from that of the base frame, wherein the relative movement in a plane substantially parallel to the output surface of the image guide between the base frame and the support frame; There is provided a display having a support frame for coupling the base frame to the support frame by allowing connecting means.
この配置は、実質的に強固なフレームワークで、ディスプレイパネルのアレイをお互いに結合する一方、ディスプレイに要求される動作温度範囲におけるタイル状アレイのエレメント間の異なる熱膨張に対して十分な公差を構築するためのメカニズムを有利に提供する。 This arrangement is a substantially robust framework that couples the array of display panels together while providing sufficient tolerance for different thermal expansions between the elements of the tiled array in the operating temperature range required for the display. It advantageously provides a mechanism for construction.
ディスプレイスクリーンは、放射される電磁エネルギーに関して特定の最低基準に適合することが要求される。この基準を満たすため、ディスプレイスクリーンは、スクリーンの電子機器の周りの完全な封じ込めを形成するように、ディスプレイ前面に取り付けられ、伝導シールドに結合された透明伝導層がしばしば備えられている。 Display screens are required to meet certain minimum standards for radiated electromagnetic energy. To meet this standard, display screens are often equipped with a transparent conductive layer attached to the front of the display and coupled to a conductive shield to form a complete containment around the screen electronics.
本発明の一態様は、画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を有するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置の画像出力面に結合され、各々が入力端と出力端とを持つ多数の光透過ガイドを有するイメージガイドであって、前記光透過ガイドの入力端がお互いに相対的に配置されることにより、一つ以上の前記光透過ガイドの集団が、一つ以上の画素エレメントの個々の集団から、光を受け取るようなイメージガイドとを有するディスプレイであって、前記ディスプレイにおいては、電気伝導材料が、前記光透過ガイドの少なくとも部分集合の少なくとも一部の長さの間に、沿って備えられており、前記電気伝導材料は、前記ディスプレイ装置から発する電磁波を吸収するように配置され、前記イメージガイドの分離した領域の光透過ガイド間の前記電気伝導材料は、お互いに電気的に接続されているディスプレイを提供する。 One aspect of the invention is a display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements, coupled to the image output surface of the display device, each having an input end and an output end. An image guide having a plurality of light transmission guides, wherein input ends of the light transmission guides are disposed relative to each other, so that a group of one or more light transmission guides includes one or more pixel elements. And an image guide that receives light from each individual population of the plurality of electrically conductive materials between at least a portion of the length of the light transmissive guide, The electrically conductive material is disposed to absorb electromagnetic waves emitted from the display device, and the image It said electrically conductive material between the light transmission guides discrete regions Id provides a display that is electrically connected to one another.
この装置は、お互いに接続され、ディスプレイのイメージガイドの全体に渡り、光透過ガイドの間に分配される電気伝導材料であって、遮断される電磁放射を減衰するのに役立つ伝導材料を用いることにより、ディスプレイ装置の内部回路から発する電磁放射を吸収するためのメカニズムを有利に提供する。 The device uses electrically conductive material that is connected to each other and distributed between the light transmissive guides across the display image guide, which helps to attenuate the blocked electromagnetic radiation. This advantageously provides a mechanism for absorbing electromagnetic radiation emanating from the internal circuitry of the display device.
上述のように、ディスプレイパネルをお互いにタイル状に配置することで、より大きなディスプレイを製造することができる。適切な駆動用電子機器を用いると、全体の画像の一部分を各々のディスプレイパネルに与えることができ、よってタイル状のディスプレイが全体の画像を表示する。 As described above, a larger display can be manufactured by arranging the display panels in a tile shape. With appropriate drive electronics, a portion of the entire image can be applied to each display panel so that the tiled display displays the entire image.
しかしながら、個々のディスプレイパネルが個々のディスプレイパネルに結びついた駆動用電子機器により別々に制御される場合においては、別々のディスプレイパネルに表示された画像の一部が異なる時間に新しいフレームへと更新されるディスプレイパネルの間の境界において、視覚のアーティファクトが生じるであろう。 However, if the individual display panels are controlled separately by the drive electronics associated with the individual display panels, some of the images displayed on the separate display panels are updated to new frames at different times. Visual artifacts will occur at the boundaries between display panels.
連続するイメージフレームの画像処理(例えば、時間補間)や、パネルの各々の列の間の一フレーム時間の遅れを発生させることを用いると、モーションアーティファクトを隠したり、取り除いたりすることは可能である。後者の方法は、例えば、タイル状ディスプレイの最上列がフレーム3を開始するときに、第三列にフレーム1を開始させることが含まれてもよい。このことは、LCDパネルを上下逆様にすること無く、列の間の境界における不連続性を回避することを満たすが、画像が動くときに、画像の目に見える‘傾き’を生じさせ、ディスプレイの音響システムに、リップシンクの問題を生じさせる。何故ならば、下の方の列は、最上列で数フレーム(おそらく、大きなディスプレイにおいては、数百ミリ秒)前に表示された画像を、表示しているからである。
Motion artifacts can be hidden or removed using image processing of successive image frames (eg, time interpolation) or generating a one frame time delay between each column of the panel. . The latter method may include, for example, starting
本発明の一態様は、多数の列へと形成され、単一の画像出力面を形作るように配置され、各々のディスプレイが多数の画素のラインを表示可能である多数のディスプレイパネルと、リフレッシュパターンに一致して、ラインごとを基本として各々のディスプレイパネルをリフレッシュさせるように配置されたディスプレイ制御の手段を有するタイル状ディスプレイであって、ディスプレイパネルの垂直方向に隣接する一組の前記リフレッシュパターンは、前記一組の上方のディスプレイパネルの下方の領域がリフレッシュされるのと実質的に同時に、前記一組の下方のディスプレイパネルの上方の領域がリフレッシュされるようなリフレッシュパターンであるタイル状ディスプレイを提供する。 One aspect of the present invention is a multiple display panel formed into multiple columns and arranged to form a single image output surface, each display capable of displaying multiple lines of pixels, and a refresh pattern A tiled display having display control means arranged to refresh each display panel on a line-by-line basis, wherein the set of refresh patterns adjacent in the vertical direction of the display panel comprises: A tiled display having a refresh pattern such that a lower area of the set of upper display panels is refreshed substantially simultaneously with an upper area of the set of lower display panels being refreshed. provide.
この装置は、垂直方向に隣接するディスプレイパネルの隣り合う部分が異なる時間にリフレッシュされることにより生じる認識される視覚のアーティファクトを、パネルの一つの列とその次の列との間のリフレッシュ方向を、上から下へのリフレッシュから、下から上へのリフレッシュへと交換することにより減少させ、垂直方向に隣接するディスプレイパネルの隣り合う部分が実質的に同時にリフレッシュされることを有利に提供する。 This device can detect perceived visual artifacts caused by refreshing adjacent portions of vertically adjacent display panels at different times, in the refresh direction between one column of the panel and the next column. , Advantageously by switching from a top-to-bottom refresh to a bottom-to-top refresh, so that adjacent portions of vertically adjacent display panels are refreshed substantially simultaneously.
ディスプレイは、バックライトと、バックライトとディスプレイの出力面との間に一つ以上の光変調または画像変形機器を使ってもよい。バックライトから画像出力面への光学経路における構成部品間の境界の夫々においては、フレネル反射により、挿入(反射)と透過光の損失があるであろう。加えて、上記の境界と、ディスプレイ内のその他の反射面とでは、面の欠陥により生じる散乱のせいで損失があろう。これらの損失の両方は、使用されている材料の光学特性、最も重要なのは屈折率、に依存するであろう。ポリマー材の屈折率は、可視スペクトルの青色端に向かうより短い波長で増加するので、反射と散乱による損失は、スペクトルの赤色領域より青色領域において大きくなり、透過される光は黄色がかることになる。この問題は、LCD(偏光板を含む)とディスプレイに使われてもよい光ガイドとを構成するのに用いられる材料が青色光を選択的に吸収することにより、悪化するであろう。 The display may use a backlight and one or more light modulation or image transformation devices between the backlight and the output surface of the display. At each of the boundaries between components in the optical path from the backlight to the image output surface, there will be insertion (reflection) and loss of transmitted light due to Fresnel reflection. In addition, the above boundaries and other reflective surfaces in the display will have losses due to scattering caused by surface defects. Both of these losses will depend on the optical properties of the material being used, most importantly the refractive index. Since the refractive index of the polymer material increases at shorter wavelengths towards the blue end of the visible spectrum, losses due to reflection and scattering will be greater in the blue region than in the red region of the spectrum, and the transmitted light will be yellowish. . This problem will be exacerbated by the selective absorption of blue light by the materials used to construct LCDs (including polarizers) and light guides that may be used in displays.
本発明の一態様は、画素エレメントの間隔のあいたアレイとして画像が表示される画像出力面を持つ透過型ディスプレイ装置であって、前記ディスプレイ装置の可視スペクトルにおけるスペクトルの損失は、可視スペクトルの青色端に向かい強くなる透過型ディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置の照明を与えるバックライトであって、前記バックライトからの可視スペクトルの発光は、可視スペクトルの青色端において優勢であるバックライトとを有するバックライト型ディスプレイを提供する。 One aspect of the present invention is a transmissive display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements, where the spectral loss in the visible spectrum is the blue end of the visible spectrum. A backlight that provides illumination toward the display and a backlight that provides illumination of the display device, the light emission of the visible spectrum from the backlight being dominant at the blue end of the visible spectrum Provide type display.
光の可視スペクトルの青色領域にバックライトの発するスペクトルを偏らせることにより、ディスプレイ装置が選択的に青色の光を吸収することを補償し、表示される画像が黄色がかる可能性を減らす。 By biasing the spectrum emitted by the backlight to the blue region of the visible spectrum of light, the display device is compensated for selectively absorbing blue light, reducing the likelihood that the displayed image will turn yellow.
本発明の実施形態は、付随する図面と共に、例示によってのみ、ここで説明される。 Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with the accompanying drawings in which:
図1は、ディスプレイパネルのタイル状アレイの概略の等角投影の背面図である。 FIG. 1 is a schematic isometric rear view of a tiled array of display panels.
前記アレイは、水平方向に4枚のディスプレイパネルと、垂直方向に3枚のディスプレイパネルとを有する。各々のディスプレイパネルは発光面10と、イメージガイド20とを有する。
The array has four display panels in the horizontal direction and three display panels in the vertical direction. Each display panel has a
発光面10は、多数の画素または画像要素として、各々配置されている。実際には、発光面は、例えば、バックライト装置と、フォーカスし、コリメートし、ホモジナイズする光学素子と、液晶パネルか同様のものとを含むが、上記の多くは、ダイアグラムの明瞭さのために、省略されている。
The
発光パネルの各々は、表示される全体の画像の一部を表示する。画像の一部は、碁盤目状に配置された隣り合うタイルを表す。しかしながら、電気的接続と発光表面10の端の周りに物理的な支持とを走らせる必要があるので、発光面10は、黒い帯つまり“ダークマトリクス”を発光面の間に残さずに、直接隣接させることはできない。そこで、光ガイド20の出力面が連続的な視野平面を形成するために隣接させることができるように、光ガイド20は、各々の発光面10からの画像のサイズを増大させるのに使われる。
Each of the light emitting panels displays a part of the entire image to be displayed. Part of the image represents adjacent tiles arranged in a grid pattern. However, since it is necessary to run electrical connections and physical support around the edges of the
上記の装置は、図1のアレイの概略の等角投影の正面図である図2に示してある。ここで、光ガイド20の出力面は、実質的に連続的な視野面30を形成するように、隣接する。
The above apparatus is shown in FIG. 2, which is a schematic isometric front view of the array of FIG. Here, the output surfaces of the
図3は、光源40と、コリメータ/ホモジナイザ50と、液晶パネル60と、光ガイド70とを有するディスプレイの概略の側面図である。
FIG. 3 is a schematic side view of a display having a
光源40とホモジナイザ50とは、極めて概略的に示されているが、一般的には、液晶パネル60に要求されるバックライトを提供するために配置されている。
The
液晶パネル60は、白色、または、その他の可視有色のバックライトを使い、ディスプレイのためのバックライトを変調する液晶画像エレメントを与える型のものであってもよい。代わりに、液晶パネル60は、紫外光を利用し、ディスプレイのための可視光を生成するために蛍光体のアレイ上で、紫外光を変調させる蛍光発光パネルであってもよい。もちろん、有機発光ダイオードアレイといったその他多くの型の発光表面10が使われてもよい。
The
イメージガイド70は、各々が液晶パネル60の特定のエリアから、出力面90の対応する特定のエリアに光を透過する光透過ガイド80のアレイを有する。上述の透過を行うに際し、光透過ガイドは、出力表面90上の覆われたエリアが、液晶パネル60上の画像表示エリアよりも物理的に大きくなるよう、広がるように配置されている。上述のように、このことにより、図3に示されたディスプレイのアレイは、視野平面において見苦しいブラックマトリクス無しで隣接されることが許される。
The
図4は、ディスプレイ中のLCDパネル60といった変調器の面への照明を供給するためのバックライト機器(光源40)であって、バックライト機器が、変調器の面に実質並行に配置されていて、変調器の面に重なっているバックライト機器の概略の平面図である。バックライト機器は、各々が円筒状の発光構造105のアレイを備えた多数のモジュールを有する。本発明の場合においては、発光構造105は蛍光ランプであり、例えば、外部電極蛍光ランプ(EEFL)や、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)や、熱陰極蛍光ランプ(HCFL)であってもよい。上記のような蛍光ランプは、発光領域120と、発光領域120を支持し蛍光ランプ105を基板に固定する構造を含み、ランプが適当な動力源に接続されるランプ電極をも含んだ非発光領域110とを有する。
FIG. 4 shows a backlight device (light source 40) for supplying illumination to the surface of the modulator, such as the
図4は、光が発しない、バックライト機器の二つのエリア、エリアAとエリアBとを例示している。第一エリアAは示されたy軸に沿ってモジュールの間に現れる。このエリアは、蛍光ランプ105の非発光領域110の二組(一組は各々二つのモジュールから成る)が存在するために、相当なサイズのものである。蛍光ランプ105の非発光領域110のランプ電極は、電気的な相互作用が電極間に起こらないことを確実にするため、必ず分離されていなければならない。第二エリアBは、今度はx軸に沿ってモジュールの間に現れる。しかしながら、第二エリアBの場合においては、前記非発光領域110が無いため、このエリアは、変調器の平面において、バックライトから受け取る光の等質性に実質的な影響を与えるのに十分な程大きくは無い。従って、バックライトによって変調器の平面に送られる強度は、図4のy軸に沿っては実質的に一様であるが、x軸に沿って中心部からモジュールの端に向かい減衰する。
FIG. 4 illustrates two areas of the backlight device, area A and area B, that do not emit light. A first area A appears between the modules along the indicated y-axis. This area is of a considerable size because there are two sets of non-light emitting
図4で説明したバックライトに起因する、変調面60の平面での輝度のプロファイルは、図5Aに実線で概略的に示されている。図5Aのx軸は、バックライト機器に平行であり、バックライト機器に位置を合わせてあるモジュレータの一つの軸に沿った位置を画定する。従って、変調器の平面のx軸上の与えられた点は、図1に示したバックライト機器のx軸上の同じ点の真反対の位置にある。図5Aのx=0の点は、図4のエリアAの中間点の真反対の位置である変調器の面の一エリアに対応する(つまり、二つのモジュールの非発光領域110の間の中間である。)。図5AのI(x)軸は、x軸に沿って与えられる変調器の平面で受け取るバックライト機器からの光の強度の大きさである。各々のモジュールの中心部の強度のピークと、x=0つまり2つのモジュールの中間での、最小となるくぼみとを見て取ることができる。従って、変調器の面に渡り一様な強度を達成するためには、光を各々のモジュールの中心領域から離して、モジュールの端に向かうようにしなければならないということは理解されうる。図5Aの破線は、光が強い領域から光を離して、その光を強度が弱い領域に再分配することにより、変調器表面での強度分布を“平坦化する”補正の、変調器の面での効果を例示している。
The luminance profile in the plane of the
図5Bは、より小さな(そして、より局所的な)強度の変化が、より高い頻度(つまり、モジュールの頻度とは一致しない頻度)に渡り見て取れる変調器の面での光の強度分布の代替的な補正を概略的に例示している。 FIG. 5B shows an alternative of the light intensity distribution in the plane of the modulator where smaller (and more local) intensity changes can be seen over a higher frequency (ie, a frequency that does not match the module frequency). Is schematically illustrated.
図6は、図4のバックライトモジュールの一つの概略の側面図である。図6には、蛍光ランプ105が例示され、発光拡張領域120の両端における非発光(電極)領域110が含まれている。発光拡張領域120から発する光103aは、変調器の面150a,bを照らす。もし、非発光領域110と、隣り合う蛍光ランプの間のx軸に沿ったエリアとが光130bを発するのであれば、変調器の面150a,bの一様な照明が、提供されるであろう。しかしながら、上記のエリアからは光130bが発せられないので、図4,5に関して上記で論じたように、変調器の面150a,bの照明は一様でない。
FIG. 6 is a schematic side view of one of the backlight modules of FIG. FIG. 6 illustrates a fluorescent lamp 105 and includes non-light emitting (electrode)
上記の議論は、特に、変調器の面150a,bの“最初に当たる”照明について当てはまり、追加の光が、バックライト内部の反射によって、変調器の面150bの光流の低い領域に届くであろうことには留意されたい。しかしながら、リサイクルキャビティ内で光の再分配があるとはいえ、選択的に上記のエリアを支持し、変調器の面150a,bに渡り全ての点で、同等に近い輝度レベルをもたらすシステムが導入されない限りは、全体の輝度は、変調器の面のエリア150bに渡って低い状況のままである。
The above discussion applies in particular to the “first hit” illumination of the modulator faces 150a, b, where additional light reaches the low light flow area of the
例として、タイルの中心から200mmに渡って強度が一様であり、両方の端での外側の50mmに渡っては強度が0.75倍にまで線形に低下し、すなわち、平均強度が前記50mmの長さの端のゾーンでは、0.875倍であり、タイル全体における平均強度が略0.96倍となると仮定してみる。従って、バックライトから発せられる光流の4%程度は、中心部から外側のゾーンに向けられる必要がある。輝度上昇フィルム(BEF)(例えば、3M社によって製造されているBEF)は、垂直線に対してオフノーマルな角度で光の方向を変えるのに使うことができ、光の一部を外側のゾーンに向かって屈折させることにより、上記の方向転換を実行することができるので、変調器の面150a,bに当たる光の方向というのは、相対的には重要ではない。しかしながら、光が中心ゾーン150aから離れるどのような光の方向転換においても、もちろん、中心エリア150aで変調器のアレイに届く光流の局所的な減少が生じるであろう。
As an example, the intensity is uniform over 200 mm from the center of the tile, and the intensity drops linearly to 0.75 times over the outer 50 mm at both ends, i.e. the average intensity is 50 mm. Let us assume that the zone at the end of the length is 0.875 times, and the average intensity in the entire tile is about 0.96 times. Therefore, about 4% of the light flow emitted from the backlight needs to be directed to the outer zone from the center. Brightness-enhancement film (BEF) (eg, BEF manufactured by 3M) can be used to redirect light at an off-normal angle with respect to a vertical line, with a portion of the light in the outer zone The direction of the light impinging on the
本発明の装置は、バックライト機器内に生じる強度の短周期的な変化は、変調器の面に結合されたBEFまたはデュアルBEFフィルムの働きによって、十分に埋め合わせることができるということを認識している。 The apparatus of the present invention recognizes that short period variations in intensity occurring in the backlight equipment can be fully compensated by the action of BEF or dual BEF film coupled to the face of the modulator. Yes.
図7は、図6に示されたものに似たバックライトモジュールの概略図である。図7のバックライトモジュールは、蛍光ランプ105の発光する部分の長さに沿って選択された点に屈折面160を備え付けられている。屈折面160は、蛍光ランプから屈折面に届く光が、(経路165に沿って)変調器のアレイ150bの暗い端の領域に向かって、局所的に方向を変換されるように配置されている。屈折面160は、フレネルプリズムやレンズ材料のストリップであってもよい。これらは、透明物質のストリップか空気によって分離されているであろう。屈折面160の幅と、屈折力と、屈折面間の間隔とは、バックライトの変更されていない輝度プロファイルに依存して、変更させることができ、バックライトと変調器とを実装したディスプレイ機器から、視覚的に一様な出力を生じさせるのに十分な程小さい、強度と、波長と、振幅との周期的な変化を生じさせる。このことは、バックライトからの補正させていない出力の“ウィンドウペイン”効果を防ぐ。
FIG. 7 is a schematic diagram of a backlight module similar to that shown in FIG. The backlight module of FIG. 7 is provided with a refracting
図8は、代わりのバックライトの概略図である。この装置においては、拡散性反射材170が、屈折面160の代わりに(可能性としては、屈折面160に付随して)使われており、変調器の面の輝度が高い領域から低い領域150bへと光を方向転換する。特に、蛍光ランプ105の発光領域120から発する光の一部は、反射面170に当たり、(経路175に沿って)蛍光ランプと基板に向かって戻るように方向転換され、再び、変調器の面150a,bに向かって(特に輝度の低い領域である150bに向かって)、反射される。
FIG. 8 is a schematic diagram of an alternative backlight. In this device, a
図9は、代替のバックライトの概略図である。この装置においては、正反射性または拡散性反射面180が、バックライトの非発光エリア内のバックライトの平面に実質垂直な平面上に備え付けられており、低いレベルの照明を受け取るはずであった平面の端150bに向かうように、変調器の面に当たらない光を選択的に方向転換させる。この拡散性反射面は、材料から成るストリップを有していてもよいが、普通ならディスプレイの間の“デッド”スペースに向かう光を、ディスプレイ面のアクティブエリアに向けて、特に、低いレベルの照明を受け取るはずであった領域に向けて、反射する。空気の流れが蛍光ランプと変調器のアレイとの間に必要である空冷システム全般において、反射面180は、バックライト基板と、変調器の面180との間が連続的であるようにはできない。さもないと、空気の流れが妨げられてしまう。
FIG. 9 is a schematic diagram of an alternative backlight. In this device, a specular or diffusive
図10Aは、前記同様に動作するが、空気の流れをある程度妨害しないバックライトの概略図である。この装置においては、正反射性または拡散性反射面190は、図9の装置と同様の方法で、経路195に沿ってランプからの光のかなりの部分を反射する一方、空気が流れることを許す鎧戸構造の上に備え付けられている。この構造は、例えばエキスパンデッドメタルによって形成されうる。この装置は、バックライトと変調器との間の空間が、強制的な空気の循環、または、利便性のために冷却される必要があるディスプレイに、とてもよく適している。何故なら、図9に示した隙間の無い構造に比べて、拡散ストリップにおいては、空気の流れに対する抵抗が少ないからである。図10Bは、拡散ストリップ190を通過して、空気の流れ198を生み出す投入される空気の流れ197の概略図である。投入される空気の流れ197は、分けられて、方向転換されてもよいが、その流路が実質的には妨げられていないことが見てとれる。
FIG. 10A is a schematic diagram of a backlight that operates in the same manner as described above but does not obstruct air flow to some extent. In this device, specular or diffusive
光を方向転換する様々な構造160、170、180、190は、変調器の面での改良された照明のパターンを作り出すために、様々な組み合わせで使うことができる。上述した全てのバックライト装置は、変調器の面の照明を均質化するために、光を方向転換させるという原理に基づいて、作動する。このことは、蛍光ランプから発する光を選択的に吸収することにより、変調器の面の一様な照明が達成されるバックライト機器おいて、特に推奨される。例えば、図6の例においては、バックライト全体の輝度は、(変調器の面150bの端の強度である)75%までに、(光を吸収する構造を通して、)減少される必要があり、ディスプレイの明るさにおいて25%の減少が生じ、出力効率においても、同様の減少が生じる。対照的に、上述の装置で使われている反射技術においては、実質的には損失が無く、(上述の例に基づくと、)明るさのピークに4%だけの減少が生じるだけで、平均の明るさには減少は生じない。
The
図11は、イメージガイド220に対するLCDパネル210の連結装置の概略図である。イメージガイドが、以下ベースフレーム230と呼ぶことにするフレーム230に囲まれているのが見て取れる。ベースフレーム230は、好ましくは、イメージガイド220の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ物質から構成される。ベースフレーム230は、例えば接着といった適切な手段で、イメージガイド220に結合されていてもよい。図11に示すように、イメージガイド220の入力面は、ベースフレーム230の入力面(イメージフレーム220の入力面に平行で、最近接の面)を越えて、わずかに(例えば、100から500マイクロメートル)出っ張っていることが好ましい。
FIG. 11 is a schematic diagram of a connecting device of the
ベースフレーム230の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数を持つ物質で構成される第一フレーム240は、ベースフレーム230の入力面にしっかりと結合される。第一フレーム240は、フレーム230に差し込まれた二つのドエルといった物理的な手段で、イメージガイドに関して、正確に位置付けされていてもよい。二つのドエルは、それぞれ、イメージガイドのぴったりと合う孔とぴったりと合うスロットとの内部に位置付けされていてもよい。第一フレーム240は、イメージガイドの入力面とベースフレーム230の一部とを露出させる開口を含む。LCDディスプレイは、LCDとフレームとの間の異なる膨張のためのゆとりとして、LCDの端の周りに備えられたある程度の自由な空間を持って、第一フレーム240によって与えられた開口に合う。ベースフレームと第一フレームとは、単一の構造として一緒に形成されうるということも予見される。
A
第一フレーム240の熱膨張係数と同じような熱膨張係数を持つ物質で構成されることが好ましい第二フレーム260は、例えば、(3M社によって製造されているような)弾性率が低いポリマー発泡両面テープの層といった、弾性率の低い中間層を介して、第一フレーム240に柔軟性があるように結合される。第二フレーム260は、第一フレーム240のものよりも小さな開口も持ち、LCDパネル210の端と重なる。第二フレームは、例えば、LCDパネルの50%の厚さであるような、薄い材質で作られることが好ましく、従って、LCDに平行な平面においては硬質であるが、LCDの平面に垂直な方向においては、LCDや第一フレームよりも硬質ではない。発泡テープの層は、第二フレーム260の底面の実質的に全てを覆い、第二フレーム260とLCDパネル210を結合することが好ましい。従って、LCDと第二フレーム260との間には、硬質な接続は無い。本装置は、LCDパネルの平面に垂直な方向に、LCDパネルの平面から離れるように第二フレームが歪むように配置されている。この歪みは、イメージガイドの方向に、第二フレーム260によって、LCDパネル210に対して加えられる力を生じさせる。第二フレーム260を歪ませるのに必要な力は、LCDパネル210に何らかの有意な歪みを生じさせるには、不十分である。
The
LCDパネル210は、第二フレーム260によってLCDパネル210に加えられる力(イメージガイド220に対してLCDパネル210を“押す”方向に働く力)の結果としてのイメージガイド220の入力面との接触で保持され、また、好ましくは、ベースフレーム230の平面を越えるイメージガイド220の出っ張りという方法によっても、保持される。
The
図12Aないし12Cは、図11において説明した装置が構成する、様々な“層”の概略図である。 12A-12C are schematic diagrams of the various “layers” that the apparatus described in FIG. 11 comprises.
図12Aは、イメージガイド220と、それを囲むベースフレーム230と、イメージガイド220とそれを囲むベースフレームとに対して置かれたLCDパネル210と、の存在範囲の概略図である。破線は、LCDパネルの画像エリア215の存在範囲を概略的に例示する。この例においては、画像エリアは、LCDパネルの全ての領域を覆わず、また、LCDの構成のせいで、イメージエリア215の位置において留意すべき程の非対称性がある。
FIG. 12A is a schematic diagram of the existence range of the
図12Bは、イメージガイド220と、ベースフレーム230と、LCDパネル210とに関しての、第一フレームの位置決めの概略図である。第一フレームは、ベースフレーム230に対して位置付けがされており、LCDパネル210の外周を囲むが、LCDパネル210には重ならないことが見て取れる。
FIG. 12B is a schematic diagram of the positioning of the first frame with respect to the
図12Cは、イメージガイド220と、ベースフレーム230と、LCDパネル210と、第一フレーム240とに関しての、第二フレームの位置決めの概略図である。第二フレームは、第一フレーム240に対して位置付けがされており、また、LCDパネル210の外周に重なることが見て取れる。イメージガイド220に対してLCDパネル210を保持するのに役立つのは、この重なりである。第二フレーム260は、LCDパネル210の画像エリアとは重ならないであろう。
FIG. 12C is a schematic view of the positioning of the second frame with respect to the
図12の実施形態において、第一フレーム240と第二フレーム260との各々は、4つの分離したストリップから構成される。第一フレーム240の分離したストリップ間の接合は、第二フレーム260の分離したストリップの接合とは一致しない。これは、接着層250によって二つのフレームがお互いに結合される際に、二つのフレームが、一つのユニットとしてお互いに接合されるようにするためである。
In the embodiment of FIG. 12, each of the
かわりに、第一フレーム240と第二フレーム260とのどちらか一方、または、各々が、連続的なフレームや、LCDパネルの外周の様々な点(例えば、LCDパネルの角)に位置付けされた、一組の隣り合わないエレメントを有していてもよい。
Instead, either one of the
図11に関し上記で説明したように、第一フレーム240と第二フレーム260とは、弾性率の低い両面のポリマー発泡テープ250の層で、お互いに結合されることが望ましく、この発泡テープは、また、第二フレームをLCDパネルに、柔軟性があるように結合する。この柔軟性のある結合は、熱膨張の条件下において、第一フレーム240と、第二フレーム260と、LCDパネル210との間の相対的な動きを可能にする。特に、温度が変化すると、第一フレーム240と、イメージガイド220と(イメージガイドのフレーム230と、)は、LCDパネル210が膨張したり、接触したりするのに比べ、より大きな量で、膨張し、お互いに接触する。この異なる膨張は、第一フレーム240を第二フレーム260に、そして、第二フレームをLCDパネル210に接着する低い弾性率のポリマー発泡テープ250内のずれ応力を生じさせる。テープ250の低い弾性率のため、このずれ応力は低く、LCDパネルには、少しの歪みが生じるか、歪みは生じない。配列ドエルの配置により、LCDとイメージガイドとの間の異なる動きは、LCDの中心点に対して対称であり、従って、LCDとイメージガイドとの間の配列の誤差の大きさを最小化
にする。
As described above with respect to FIG. 11, the
上記に従って、LCDパネル210を、膨張性が一致しないイメージガイドに対して、ぴったりと配列し、また、ぴったりと近接するように、維持することが望ましい。
In accordance with the above, it is desirable to maintain the
LCDパネル210を、イメージガイド220に結合させる例示的な方法は以下のとおりである。
(1)LCDパネル210は、対角線の反対側の点に関して、イメージガイド220のベースフレーム230上に配列させ、そこで、例えば真空を引くことにより、平面に締められる。
(2)第一フレーム240は、ベースフレーム230のドエルと同じ位置の二つのドエルという方法で、ベースフレーム230上に配列される。
(3)離型層は、発泡テープ250の露出した面から取り除かれ、下にある接着剤を露にし、第二フレーム260は、第一フレーム240上に下ろされ、接着剤を介して、お互いに接着した状態になる。接着剤はまた、LCDパネルに第二フレームを接着し、第一フレーム240と、第二フレーム260と、LCDパネル210とをお互いに結びつける。
(4)第一フレームは、ねじという手段で、ベースフレーム230(したがって、イメージガイド220)に強固に取り付けられる。本実施形態においては、ねじは、第二フレーム260を貫通するが、いかなる方向にも、力を及ぼさない。
An exemplary method for coupling the
(1) The
(2) The
(3) The release layer is removed from the exposed surface of the
(4) The first frame is firmly attached to the base frame 230 (and therefore the image guide 220) by means of screws. In this embodiment, the screw penetrates the
LCDパネルとイメージガイドとの結合を構成する、何らかの適切な代わりの方法も、使用することができる。 Any suitable alternative method that constitutes a combination of an LCD panel and an image guide can also be used.
ベースフレーム230と、第一フレーム240と、発泡テープ250とは、好ましくは不透明である。第二フレーム260は、不透明であってもよく、理想的には、発泡テープ250が接着されていない側で、拡散反射性(例えば、白)であるべきである。この推奨される特徴は、フレームに入射する光を、バックライトキャビティ内に戻すことにより、フレームの周りで光が漏れるという危険性を減らし、バックライトシステムの効率を改善する。
The
図13と14とは、夫々、光透過ガイドのアレイの概略の平面図と側面図である。図13と14に示すように、各々の光透過ガイド380は、個々の画素エレメントの上にあるが、光透過ガイド380当たりに多数の画素エレメントがある装置や、画素エレメント当たりに多数の光透過ガイド380がある装置といったその他の装置も、もちろん可能である。光透過ガイド380は、低屈折率の粘着材が充填されていることが好ましい溝300によって、分離されている。共にイメージガイドを構成する光透過ガイド380のアレイが、例えば接着といった適切な手段で、光透過ガイド380のアレイに結合されたフレーム310によって、囲まれていることが見て取れる。
13 and 14 are a schematic plan view and side view, respectively, of an array of light transmissive guides. As shown in FIGS. 13 and 14, each
通常の動作においては、一定量の光は、一つの光透過ガイド380から、隣接する光透過ガイドへと伝播してもよい。このことは、特に、以下の二つの特徴のどちらか一つか、またはその両方のせいである。第一に、いくらかの光は、光透過ガイドの壁面に対して大きな角度で伝播し、光透過ガイド380と溝300を充填する粘着材との間の境界において、全内部反射に対する臨界角を越えると、隣り合うファイバに透過されることがある。第二に、いくらかの光は、光透過ガイド380の入力端と画像出力面380との間に存在する有限の隙間のせいで、意図していたファイバに隣接するファイバに、入射することがある。このような振る舞いは、望ましくないが、制御は困難である。
In normal operation, a certain amount of light may propagate from one
イメージガイドの中心部の領域と周辺部の領域との間の輝度のばらつきを減少させるため、フレーム310が、イメージガイド20の最も外側の光透過ガイドに取り付けられるという手段は、アレイの周辺部ではないファイバの間に存在する光学特性を一定に保つことを目標としている。この問題に取り組んだ装置例が、図15Aと15Bに例示されている。フレーム310は、光透過ガイドと同じような光学特性を持つ材料から成る外枠311と内枠213の両方を有し、光透過ガイド380がお互いに付けられる方法と、光学的に実質同一である方法で、周辺部の光透過ガイド(つまり、フレームに隣接する光透過ガイド)に接続される。内枠312は、光透過ガイド380の外側の列と、(構造に強固さを与える)外枠311との間に挟まれる。内枠312は、例えば、アレイの全ての面を囲む材料から成る連続的な境界という形をとってもよいし、アレイの周りを囲む光透過ガイド313から成る追加的な境界を有していてもよい。光透過ガイド380の追加的な境界は、単体の光透過ガイド380の厚さであってもよいし、内枠312の各々の縁に沿って、光透過ガイド380の列として配置された、2列またはそれ以上の光透過ガイド380の厚さであってもよい。前者においては、材料からなる連続的な境界は、光透過ガイドの出力端の平面にまでは伸びないであろう。後者においては、追加の光透過ガイドは、光透過ガイドの出力側の端の平面に達しないように、先端が切断されているであろう。外枠311は、光透過ガイド380と、同じ、または、同様、あるいは、異なる光学特性を持っていてもよい。外枠311の好ましい配置は、光透過ガイド380のアレイを支持し、下にあるディスプレイ装置60の画素エレメントに関して、光透過ガイドが間違って位置付けされることを防ぎ、光透過ガイド380のアレイを、タイル上の配置につなぐことができる。
The means that the
内枠312内部に入る光は、ディスプレイの視覚特性を低下させるような方法で、内枠312を出ることが、防止され、少なくとも抑制される。
Light entering the
図16は、内枠から光が出ることを防止または抑制するためのメカニズムの概略図である。内枠312は先端を切断された光透過ガイドを有る箇所においては、これらは、光吸収層314で覆われた(例えば、コーティングされた)上部を切断された端を持ち、また、内枠312は材料から成る連続的な境界を有る箇所においては、光透過ガイドの入力面から最も遠い端は、光吸収層314で覆われている(例えば、コーティングされている)。どちらの場合においても、光吸収層314は、内枠の端の向こうへの光の伝播を実質的に防止する。
FIG. 16 is a schematic view of a mechanism for preventing or suppressing light from being emitted from the inner frame. Where the
外枠311が無い場合に内枠312に入る光が辿る光学経路は、図16に、概略の光線331、332、333、334によって示されている。光線331は、内枠312と隣の光透過ガイド380との間の結合部を通して、内枠312に入る。概略の光線331は、内枠312により、内部で反射され、最後には、光吸収層314に吸収される。
The optical path followed by the light entering the
光線332は、光線331より小さな角度で、イメージガイドの入力面に当たり、内枠312には入らない。
The
光線333は、内枠312の入力端を通して、内枠312に入り、内部で反射され、内枠312と隣の光透過ガイド380との間の結合部を通して、内枠312から出て、隣の光透過ガイド380の中を通過し、更に、別の光透過ガイド380の中を通過する。
The
光線334もまた、内枠312の入力端を通して、内枠312に入り、内枠312によって内部で反射され、最後には、光吸収層314に吸収される。
The
図17は、外枠311に固定されたときの図16の動作機構の概略図である。内枠312が外枠311に固定されたときの、内枠312に入る光が辿る光学経路は、図17に、概略の光線331’、332’、333’、334’によって示されている。
FIG. 17 is a schematic diagram of the operation mechanism of FIG. 16 when fixed to the
外枠311に接触する内枠312の一部に当たる、全ての概略の光線331’、333’、334’は、内枠312と外枠311との間の境界面上で吸収される。光線332’は、この境界面に当たらず、外枠311の存在によって影響を受けない。
All
上述のように、外枠311は、構造的に強い材料から作られ、系の光学効率の理由から、光を吸収することが好ましい。内枠312と外枠311とをお互いに付ける好ましい方法は、接着層315という手段である。しかしながら、図17から見て取れるように、外枠311が取り付けられると、内枠312によって伝播される光は少なくなる。
As described above, the
図18は、上記の欠点を克服しようとする代わりの装置の概略図である。図17と18とを比べてみると、光妨害層314は、取り除かれ、反射層316に取って代わられている。反射層は、入力面と、内枠312を隣の光透過ガイド380に結合する接着層と接触している内枠312の一部とを除いた、内枠312の実質全ての面を覆う。光学効率における改善は、概略の光線333”が、図16と同じ経路を辿らず、概略の光線331”と334”とが、数回反射され、内枠312、または、隣の光透過ガイド380の進入面から、再び現れ、可能性としては、再利用され、系の発光効率を改善するであろうということから見て取れる。
FIG. 18 is a schematic diagram of an alternative apparatus that seeks to overcome the above disadvantages. Comparing FIGS. 17 and 18, the
この装置のもう一つの利点は、外枠311と、外枠311を内枠312に接着するのに使われる接着剤との特性を、装置の光学特性から完全に独立にすることができるということである。
Another advantage of this device is that the properties of the
反射層層316は、金属層として、内枠312に配置されてもよいし、金属接着型の形で適用されてもよい。
The
図19は、周りを囲むベースフレーム410を持つ、一つのイメージガイドの概略図である。タイル上のアレイ内のイメージガイド470の各々は、硬質さ、強度、低い摩擦、イメージガイド470の熱膨張係数に合った熱膨張係数について選択された(ポリマーといった)適切な材料を、機械加工または鋳造した矩形支持フレーム410内に、接着される。
FIG. 19 is a schematic view of one image guide with a surrounding
ベースフレーム410の基準外寸は、好ましくは、イメージガイド470の出力端(正面)の寸法に、実質的に同一である。この部品の熱膨張係数は実質的に同等であるので、ベースフレーム410と、ディスプレイ正面との外寸は、ディスプレイが動作する温度範囲において、名目上同一のままである。
The reference outer dimension of the
個々のイメージガイド470は、特別に構成されたジグにより、個々のベースフレーム410に接着され、完全なタイル状のディスプレイの最終組み立てに先立って、個々のイメージガイド470が正確に組み立てられてもよいという手段により、イメージガイド470に対するベースフレーム410の正確な配列を確実にする。
The individual image guides 470 are glued to the
図20は、支持構造フレームによって、お互いに保持されるイメージガイドのタイル上のアレイの概略図である。上記のタイル上の装置において、個々のイメージガイドは、平板ストリップ420や、その他の隣接するモジュールをお互いに接続にする方法によりお互いに保持される隣接するモジュールと一緒に、矩形アレイにタイル上に配置される。ストリップ420とベースフレーム410上の対応するマウント点との間の寸法の変化は、関係する距離においては小さく、従って、この小さな領域における熱膨張の違いによって課される圧力は有意ではないので、ストリップ420は、金属から任意に構成されてもよい。
FIG. 20 is a schematic view of an array on an image guide tile held together by a support structure frame. In the above tiled apparatus, the individual image guides are tiled in a rectangular array, along with the
ベースフレーム410は、強固さを与え、また、ディスプレイ正面に平行な平面での、光透過ガイド380の配列を維持する。正面に対して垂直な相対的な動きを防止するため、ベースフレーム410のアレイは、(金属でもよいし、または、補強プラスチックを有してもよい)支持フレーム415により、補強される。支持フレーム415は、図20に示したような水平なストラット495と、(以下で説明する)図21に示したような垂直なストラット430の両方を有する。
図21は、二つのイメージガイド470のベースフレーム410間の交差部分の概略の破断図である。支持フレームの垂直のストラット430は、好ましくは、ベースフレームと、二つの隣接するイメージガイド470との間の溝に位置するが、垂直のストラット430は、代わりに、ベースフレーム410内に、完全にまたは部分的に埋没させてもよい。
FIG. 21 is a schematic cutaway view of the intersection between the base frames 410 of the two image guides 470. The vertical struts 430 of the support frame are preferably located in the groove between the base frame and two adjacent image guides 470, but the vertical struts 430 are instead completely within the
支持フレーム415は、例えば、低予算と、軽量さと、加工し易さとのため、押し出しアルミニウムから構成されてもよい。
The
ベースフレーム410は、好ましくは、図21に例示された構造を使用する支持フレーム415に取り付けられる。ベースフレーム410は、例えば、直径の大きいワッシャー480、490の間に保持されるクリンクルワッシャー(または、その他のばねを実装した装置)を用いて、垂直の支持ストラット430上に、ばねが実装される。ねじ450は、中空のスペーサ460に完全に締められ、クリンクルワッシャーを、所定の量だけたわませる。ベースフレーム410に結果として生じる力は、ベースフレームを金属構造フレーム415に接触するように維持するのに十分ではあるが、温度変化によりポリマーが膨張したり、支持フレーム415に相対的に接触するような横方向の動きは、許容する。正面エリアに平行な面における相対的な動きのための空間を提供するために、大きなクリアランスホール425が、ベースフレーム410に設けられている。
The
ベースフレーム410の摩擦が小さいという特性は、スクリーンが膨張し、その支持フレーム415に相対的に接触する時の、系のポリマー部分上の圧力が低いレベルであるということを保証する。
The low friction property of the
温度が変化すると、ベースフレームを備えたイメージガイドのアレイは、支持フレームが膨張し、接触するのよりも大きな量で、膨張し、お互いに接触する。 As the temperature changes, the array of image guides with the base frame expands and contacts each other by a greater amount than the support frame expands and contacts.
図22は、コントラストを高めるシステムの概略図である。LCDに基づいたディスプレイにおいて、LCD510から出る光の量は、偏光の調整によって、制御される。これは、(全てのグレーレベルに対する)出力光は、同一に定義された偏光を持つであろうということである。一方、環境光は、偏光されていないであろう。イメージガイド570の入力からLCD510に向かい進む環境光を、LCDの出力偏光板520に結合させるのではなく、偏光板530が、イメージガイド570の入力アレイに、直接付けられる。結果として、環境光は、偏光板530に直接結合され、略50%の環境光が吸収される。残存する環境光の大半は、偏光板530と偏光板520とを出て、LCD510に当たり、(LCD上の画像が黒である時は)吸収され、(LCDの上の画像が白である時は)バックライトを透過する。
FIG. 22 is a schematic diagram of a system for increasing contrast. In an LCD based display, the amount of light exiting the
図22に示したのは、理想的に線形偏光された光が、LCD偏光変調器510、520を出て、配列された理想的な偏光板530に入射し、95%が透過される(5%はフレネル反射で反射される)という状況である。
FIG. 22 shows that ideally linearly polarized light exits the
もう一方の方向から達する望ましくない環境光は、同一の偏光板530を、逆方向に通過する。偏光されていない状態であるため、略半分の環境光は、偏光板530によって吸収される。残存する半分のうち、略47.5%は透過され、略2.5%は、偏光板と空気との境界で反射され、視聴者が見る後方散乱光の一因となる。
Undesirable ambient light reaching from the other direction passes through the
現実的には、偏光板530は、環境光を50%透過させないし、LCD510からの光を95%透過させもしない。透過率は、理想的ではない偏光板の透過率に対する標準的な式である、
(式1)T=K1cos2θ+K2sin2θ
に従う。
ここで、K1は、偏光板の透過軸に平行な線形偏光された光の透過率であり、K2は、偏光板の透過軸に垂直な線形偏光された光の透過率であり、θは、入射光の偏光軸と偏光板の透過軸との間の角度であり、Tは、透過係数である。K1とK2の実際の例としては、商業的に入手できるHN−38ポラロイド(RTM)偏光板において(550nmで)、K1とK2とは、夫々、0.74と4×10−5である。ポラロイドによって使われる用語において、Hは、延伸ポリビニルアルコールに固定されたヨウ素から作られる偏光板を示し、Nは、層に対して無彩色であることを示し、38という数字は、偏光されていない白色光に対する一つの偏光板の、パーセント表示での透過率のおおよその値を示す。より高い透過率の他の偏光板も、使用可能である。
In reality, the
(Formula 1) T = K1 cos 2 θ + K2 sin 2 θ
Follow.
Here, K1 is the transmittance of linearly polarized light parallel to the transmission axis of the polarizing plate, K2 is the transmittance of linearly polarized light perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate, and θ is It is an angle between the polarization axis of incident light and the transmission axis of the polarizing plate, and T is a transmission coefficient. As a practical example of K1 and K2, in a commercially available HN-38 Polaroid (RTM) polarizer (at 550 nm), K1 and K2 are 0.74 and 4 × 10 −5 , respectively. In terms used by Polaroid, H indicates a polarizing plate made from iodine fixed to stretched polyvinyl alcohol, N indicates achromatic to the layer, and the number 38 is unpolarized. The approximate value of the transmittance | permeability in percentage display of one polarizing plate with respect to white light is shown. Other polarizing plates with higher transmittance can also be used.
図23は、LCD510の出力面には偏光板が備え付けられて無く、イメージガイド570の入力に配置された偏光板530が、LCD装置510の透過偏光に向きをそろえられている、同様だがより単純な装置の概略図である。この偏光板530は、偏光が変調されたLCDという点に関しては、同一の効果を持つであろうが、イメージガイド570に結合されており、(環境光を視聴者に向けて反射し返すのではなくて)環境光を前述の偏光板に結合する。この装置は、環境光の吸収は同じであることを維持する一方、流量を増加するという追加の利点を持つ。この場合、偏光板530は、LCDの出力偏光板に取って代わる。イメージガイドの入力面上に偏光板を置くことの利点は、前述のように、偏光板がLCDに取り付けられる場合よりも、(空気に比べると接着剤では屈折率を合わせることが改善されているので)環境光が、効率的に偏光板に結合されるということである。LCDの効率に関しては、偏光板がLCDに取り付けられていようが、イメージガイド570に取り付けられていようが、光の経路に固体と空気との二つの境界を伴う場合には、実質的に同一である。
FIG. 23 shows a similar, but simpler, polarizing
図24は、図22に似ているが、位相変調層540がイメージガイドの偏光板530に結合された装置の概略図である。上記の偏光器の配置を用いても、吸収されない光の一部は、イメージガイド570の入力端の偏光板と空気との境界で反射され、変調器530を通して、イメージガイド570に戻される。この光は、視聴者に到達し、コントラストに悪い影響を与える。もし、この方法で視聴者に向けて透過される環境光の割合が、許容外であるならば、追加の構成部分が、位相変調層540の形で追加することができる。位相変調層540は、イメージガイドの入力偏光板530とLCDの偏光層520を通して透過され、イメージガイドの入力偏光板に向かって反射し戻される(今の段階で)偏光された光が、楕円偏光に変換された偏光を持っており、従って、イメージガイド530を横切る間のしばらくの間に、部分的に吸収されるように配置される。反射された光に対しては、位相変調層540を通るどちらの方向の行程においても、位相の変調が起こり、LCD偏光変調層からの光は、位相変調層540をたった一度だけ横切る。位相変調層は、LCD光の偏光の変化を減らす(従って、吸収を最小にする)ように選ばれている。この変化の減少は、反射光の吸収の対応する増加に対してバランスが取れるようにされている。
FIG. 24 is a schematic view of an apparatus similar to FIG. 22 but with a
最も極端な場合においては、位相変調層540は、線形偏光された光の偏光を、層を通過する行程の各々において、45度回転させる。このことは、偏光板と空気の境界で反射された環境光は、(二つの行程で)90°回転され、実質その全てが、イメージガイドの入力偏光板530によって吸収されるということを、意味する。一方、LCDからの光は、45°しか回転されず、その半分が、イメージガイドの入力偏光板530によって吸収される。明るさの損失に関する上記のペナルティの厳しさのため、位相変調層540を通る各々の経路において、線形偏光した光を僅かに楕円偏光した光に変換する、もっと小さな位相遅れを使ってもよく、それによって、LCD光のより少ない部分が吸収され、(遅延器を二回通るため)境界で反射される環境光のより大きな部分が吸収されることを確実にする。従って、高いコントラストが必要なディスプレイ装置の明るさと効率とのバランスを取ることが、必要である。
In the most extreme case, the
(式1)から推測できるように、偏光板の配列は、許容誤差が小さいことが要求される。(式1)の主要な部分は、K1cos2θの項である。配列が6度ずれていると、この項は、略0.989K1になる。 As can be inferred from (Formula 1), the alignment of the polarizing plates is required to have a small tolerance. The main part of (Equation 1) is the term of K1 cos 2 θ. If the arrangement is shifted 6 degrees, this term becomes approximately 0.989K1.
図25は、15インチディスプレイの前面に置かれ、ある範囲の角度で回転させた第三の偏光板を通る透過率の規格化された測定値のプロットである。このプロットは、回転角の関数として、第三の偏光板を通る透過率の大きさを示す。向きは、最初はランダムに選ばれ、その後、段階的に、90度以上の角度の範囲に回転される。 FIG. 25 is a plot of normalized measurements of transmission through a third polarizer placed in front of a 15 inch display and rotated at a range of angles. This plot shows the magnitude of the transmission through the third polarizer as a function of rotation angle. The orientation is initially chosen at random, and then stepwise rotated to a range of angles greater than 90 degrees.
一つ以上の遅延層が必要な、代わりのもっと複雑な装置は可能である。前記二つの装置から、LCD光の透過率を改善するため、第二の位相変調層が、LCDの出力に導入され、イメージガイドの入力位相変調層540の効果を相殺する。つまり、LCDの出力の位相変調層は、光を右手系の楕円(または円)偏光された光に変換する。この光は、次に、イメージガイドの入力偏光板530に光学的に接続された位相変調層540を通過する際に、線形に偏光された光に変換し戻され、そして、透過される。イメージガイドの偏光板530を透過してきた環境光は、イメージガイドの位相変調層540を通過する際に、右手系の楕円偏光された光に、変換される。しかしながら、位相変調器の層と空気との境界での反射において、位相変調器を通って戻されるどんな光も、左手系の楕円偏光された光となり、直交の線形偏光された状態に変換される。この装置は、前記の例と同様な方法で動作するが、LCDからの光の透過率の損失がほとんど無くなっている。例えば、LCD上の位相変調層が、1/4波長の円または楕円偏光を与えるとしてみると、円偏光された光は、イメージガイド上の位相変調層に対して透過される。もし、LCD上の位相変調層に関して、この光が90°に向けられているが、その他の点では同一であるならば、円偏光された光は、イメージガイド上の偏光板によって、線形に変換し戻され、実質100%が透過されるであろう。環境光は、イメージガイドとLCDとの間の溝で円偏光された光として透過され、LCDの位相変調器の層と空気との境界からの反射において、系(handedness)を(例えば、左手系から右手系へと)変化させる。イメージガイドの位相変調層を通過する際に、光は、初期状態から90°回転した線形偏光状態に戻され、従って、偏光板によって防がれるであろう。
Alternative, more complex devices that require more than one delay layer are possible. From the two devices, in order to improve the transmittance of the LCD light, a second phase modulation layer is introduced at the output of the LCD to offset the effect of the input
一般的に、イメージガイドシステム内の配置における、偏光板と(コレステリックな偏光板を含む)位相変調層とのどんな組み合わせも、所望の結果を生じるであろう。 In general, any combination of polarizers and phase modulation layers (including cholesteric polarizers) in an arrangement within an image guide system will produce the desired result.
上記の装置に加えて、システムに非反射(AR)コーティングを含むことも可能であり、LCD変調層からの流量を増加し、このイメージガイドの入力の新しい構成部分と空気との間の境界での環境光の反射される割合を減らす。 In addition to the above devices, the system can also include an anti-reflective (AR) coating that increases the flow rate from the LCD modulation layer and at the boundary between the new component of this image guide input and air. Reduce the proportion of ambient light that is reflected.
従って、イメージガイドの入力面に結合された追加の偏光板を使うことにより、環境光を抑制することができるという方法が提供されたことが見て取れる。この平面に導かれた環境光は、その偏光されていないという性質と、偏光板の透過の性質とのせいで、損失するであろう。 Thus, it can be seen that a method has been provided in which ambient light can be suppressed by using an additional polarizer coupled to the input surface of the image guide. Ambient light guided to this plane will be lost due to its unpolarized nature and the transmission nature of the polarizer.
上記の原理は、何もイメージガイドに基づいたディスプレイへの使用に限定されることはなく、例えば、(ARコーティングを施された)単純なガラスやプラスチックシートを有するディスプレイや、(例えばタッチパネルといった)タッチに使われる前記のディスプレイや、音響への応用(例えば、ラウドスピーカー装置に使われる透明シート)といった、イメージガイドに加えてそれ以外への、一般的な応用を持つ。本コンセプトは、単にタイル状のLCディスプレイのコントラストを改良することに限定されない。 The above principle is not limited to use for displays based on image guides, for example, displays with simple glass or plastic sheets (with AR coating), (eg touch panels) In addition to the image guide, it has general applications such as the above-mentioned display used for touch and application to sound (for example, a transparent sheet used for a loudspeaker device). The concept is not limited to simply improving the contrast of a tiled LC display.
例えば、このコンセプトを単一の高いコントラストのLCDシステムに応用するに際しては、前述の装置は、同様に適用可能であるし、その他の装置もまた、可能である。 For example, in applying this concept to a single high contrast LCD system, the devices described above are equally applicable, and other devices are also possible.
図26は、一つの高いコントラストのLCDシステムに提供される、コントラストを高める装置の概略図である。非反射(AR)コーティングを施したガラスシート580が、ARコーティングの反対側に偏光板590と共に、提供されており、ガラスシート580の偏光板の側は、入力面と出力面の両方において、偏光板520’、521を持つLCD層510’に面している。ARコーティングされたガラス580のLCD510’に面する側に偏光板590を備えることは、受け取った環境光を偏光板590に結合させるのに役立つ。
FIG. 26 is a schematic diagram of a contrast enhancing device provided in one high contrast LCD system. A
図27は、単一の高いコントラストのLCDシステムに提供される、コントラストを高める、別の装置の概略図である。前述のARコーティングされたガラスシート580がコーティング面とは反対の面上の偏光板590と共に提供されているという点では、図26の装置に似ている。しかし、偏光板590を通過する極僅かなパーセントの環境光しか、偏光板と空気の境界から視聴者に向かい反射し戻らないように、追加として、ARコーティングされたガラスシートの反対側の面に、ARコーティング595と共に、偏光板590が備えられている。
FIG. 27 is a schematic diagram of another apparatus for enhancing contrast provided in a single high contrast LCD system. 26 is similar to the apparatus of FIG. 26 in that the AR coated
図28は、イメージガイドの入力面からの環境反射を減らすための中性フィルタ(または、標準的なLCDの前面の保護ウィンドウ)を用いた上記の装置の一般的な原理を、概略的に比べたものである。図28に示すように、単純な光学的な平板のエレメント上に偏光板を導入すると、背面からの環境光のフレネル反射は、大体0.04から0.02に半減する。環境光がイメージガイドの出力に入射する時には、この値は、イメージガイドの正面でのフレネル反射の場合を含む。 FIG. 28 schematically compares the general principles of the above apparatus using a neutral filter (or a protective window on the front of a standard LCD) to reduce environmental reflections from the image guide input surface. It is a thing. As shown in FIG. 28, when a polarizing plate is introduced on a simple optical flat element, the Fresnel reflection of ambient light from the back surface is roughly halved from 0.04 to 0.02. When ambient light is incident on the output of the image guide, this value includes the case of Fresnel reflection in front of the image guide.
視聴者に反射して戻される環境光のレベルで、同じような減少を果たす中性フィルタに、偏光板を取り替えるためには、フィルタを通る二つの経路を通る光の量が、光学的な平面の背面から反射され、吸収されている光の量の半分に等しくなければならない。このことは以下の式で表される。
(e−αx)2=0.5
ここで、αは(経路の長さ当たりの)光学密度係数であり、xは中性フィルタを通る経路の長さである。
In order to replace a polarizer with a neutral filter that performs a similar reduction in the level of ambient light reflected back to the viewer, the amount of light that passes through the two paths through the filter is determined by the optical plane. Must be equal to half the amount of light that is reflected and absorbed from the back. This is expressed by the following equation.
(E −αx ) 2 = 0.5
Where α is the optical density coefficient (per path length) and x is the path length through the neutral filter.
この部分的な透過率がフィルタを通る二つの経路を通る光の量に対するものであるとすると、中性フィルタの単経路の吸収は略(0.5)0.5=0.7071でなければならないことになる。 If this partial transmission is relative to the amount of light passing through the two paths through the filter, the neutral filter's single path absorption must be approximately (0.5) 0.5 = 0.7071. It will not be.
変調器から(視聴者に向かい)出発する光を考えてみると、上記で提案したシステムの利点がわかる。特に、偏光板は、偏光板の透過軸に平行に偏光された光を受け取り、(フレネル反射を無視すると)96%以上を透過させてしまう一方、中性フィルタは光の71%以下しか透過させない。画像の輝度の減少に起因した、達成できるコントラストに対する負の影響により、フィルタからのより多くの吸収が求められるようになると、中性フィルタの状況は悪くなる。 Considering the light leaving the modulator (towards the viewer), you can see the advantages of the system proposed above. In particular, the polarizing plate receives light polarized parallel to the transmission axis of the polarizing plate and transmits 96% or more (ignoring Fresnel reflection), while the neutral filter transmits only 71% or less of the light. . The neutral filter situation worsens as more absorption from the filter is sought due to the negative effect on the achievable contrast due to the reduction in image brightness.
従って、バックライトからの高い透過率を維持したままで、イメージガイドの入力やLCDの出力に非反射コーティングを施す必要が無く、反射される環境光の割合を減らす安価な方法が、提供される。このことの利点は、イメージガイドのアレイをLCD(またはその他の偏光変調器)の変調層に近接に位置づけることを可能にする比較的薄くて安い構成部品を使うことにより、コントラストが改善されることを含む。 Therefore, there is no need to apply a non-reflective coating to the input of the image guide or the output of the LCD while maintaining a high transmittance from the backlight, and an inexpensive method for reducing the proportion of reflected ambient light is provided. . The advantage of this is that contrast is improved by using relatively thin and cheap components that allow the array of image guides to be located close to the modulation layer of the LCD (or other polarization modulator). including.
図29は、イメージガイド20を有し、視野面90を覆う従来型の透明電気伝導層620と、スクリーン電子機器の周りの囲いを形成する電気伝導シールド610とを持つディスプレイスクリーンの概略図である。スクリーン電子機器(例えば、LCD変調器60の駆動電子機器)から発する電磁波は、ディスプレイ装置の周りに備えられた電気伝導シールド610と、ディスプレイの前面に取り付けられ、電気伝導シールド610に結合された透明電気伝導層620とが存在するために、ディスプレイ近傍から離れることが許されない。
FIG. 29 is a schematic view of a display screen having an
図30は、ディスプレイパネルまたは変調器60と、画像出力面90との間に備えられたイメージガイド20を持つディスプレイに適用可能な有利な遮蔽装置の概略図である。
電磁波が、画像出力面90に向かって、イメージガイド20を通り伝播しないようにするため、電気伝導性のある材料が、イメージガイド20を構成する光透過ガイド80の間の隙間に備えられている。可能な手段の一つは、光が漏れとイメージガイド20の光透過ガイド80間の混信とを減らすことにも働く炭素を充填したプラスチックのストリップを、使用することである。代わりに、細い金属ワイヤや、光透過ガイド80の間に適用されているが、光透過ガイド80とは実質的に光学的に接触していない、その他なんらかの電気伝導層を、使うことができる。
FIG. 30 is a schematic diagram of an advantageous shielding device applicable to a display having an
In order to prevent electromagnetic waves from propagating through the
このような装置は、視野面を覆う電気伝導層を持つ、同様のディスプレイ全般に対して、より優れた光学効率を有利に提供する。これは、電気伝導層がディスプレイを出ようとする光の一部を吸収してもよい一方、光透過ガイド80の間に備えられた、材料からなるストリップ640が、ディスプレイから出ようとする光を吸収せず、好ましくない光(光透過ガイド80間の混信)のみを吸収するからである。 Such a device advantageously provides better optical efficiency for similar displays in general having an electrically conductive layer covering the viewing surface. This is because the electrically conductive layer may absorb a portion of the light that is about to exit the display, while the strip of material 640 provided between the light transmissive guides 80 allows light to exit the display. This is because it absorbs only undesired light (interference between the light transmission guides 80).
ディスプレイの視野エリアに渡って備えられた透明電気伝導層を使用することは、(伝導層がスクリーンの外側に適用されている)タイル状のディスプレイの伝導層の間の接合に生じる光学的なアーティファクトを生じさせる傾向がある。スクリーンの視野面に渡って透明伝導層を使わない遮蔽装置は、この光学的なアーティファクトを生じさせないであろう。更には、本装置は、変調器60の出力面に適用された伝導層を持つディスプレイの場合よりも、変調器60をイメージガイドの入力により良く結合させる。本装置はまた、相当にコストを節約する。
Using a transparent electrically conductive layer provided across the viewing area of the display is an optical artifact that occurs at the junction between the conductive layers of a tiled display (with the conductive layer applied to the outside of the screen) Tend to cause. Shielding devices that do not use a transparent conductive layer across the field of view of the screen will not cause this optical artifact. Furthermore, the device couples the
図30の破断図から見て取れるように、炭素を充填したポリマーのストリップ640は、上記で説明したように、主に光学効率を改善するために、製造工程の間に、光ガイドの行と列のどちらかまたは両方の間に配置されてもよい。ポリマーのストリップ640がお互いに、また、ディスプレイの外枠に結合されていると、ディスプレイ前面のアクティプエレメントは、遮蔽され、実質的に電磁波放射を減じる。黒色のポリマーのストリップ640の電気伝導率は、極めて低い。そこで、上述の装置の電気効率を改善するために、質の良い高い伝導率のワイヤ(例えば、銅や、アルミニウムや、銀で作られ、例えば、直径が0.25から0.1mm)を使用することができ、(好ましくは、メッシュ上に編まれた)そのワイヤ自身を使用するか、伝導ポリマーのストリップ640に電気的に結合させて使用することができる。 As can be seen from the cutaway view of FIG. 30, the carbon-filled polymer strips 640, as explained above, are mainly arranged in the rows and columns of light guides during the manufacturing process to improve optical efficiency. It may be placed between either or both. When the polymer strips 640 are bonded to each other and to the outer frame of the display, the active elements on the front of the display are shielded and substantially reduce electromagnetic radiation. The electrical conductivity of the black polymer strip 640 is very low. Therefore, to improve the electrical efficiency of the above-mentioned devices, use high-quality, high-conductivity wires (for example, made of copper, aluminum, or silver, for example, 0.25 to 0.1 mm in diameter) The wire itself (preferably knitted on a mesh) can be used, or it can be used electrically coupled to a strip 640 of conductive polymer.
順次走査アドレス方式を使い、アレイ内の各々のパネル(例えば、LCDパネル)を駆動させるディスプレイパネルのタイル状のアレイには、問題が生じるかもしれない。このような方式が使われると、一フレームの間に、同時にパネル上の全体の画像がリフレッシュされるのではなく、フレームの最初に、パネルの最上列から始まり、フレーム最後に、パネルの最下列で終わる。従来においては、通常、ディスプレイの最上列のリフレッシュを始め、下に向かって作動する。このことは、パネルのタイル状のアレイにおいては、フレームの最初に、一つのパネルの最上列がリフレッシュされるが、前記パネルの真上のパネルの最下列は、前のフレームからの画像を保ったままである。このことは、最下列が最終的にリフレッシュされるフレームの最後まで、そのままである。しかしながら、正にこの直後、下にあるパネルの最上列は、次のフレームの情報にリフレッシュされ、よって、再び、一つのパネルの最上段と、(隣接する)真上のパネルの最下段との間に単一フレームの不一致があるであろう。このこと自体は、連続するフレームの情報が実質同じである静止画においては問題では無く、動画、特に、連続するフレームが相当に異なる、速い動画において問題であり、その結果は、動画の明瞭な分断として現れる。この現象は、望ましくないモーションアーティファクトである。 Problems may arise with tiled arrays of display panels that use a progressive scan addressing scheme to drive each panel (eg, LCD panel) in the array. When this method is used, the entire image on the panel is not refreshed at the same time during one frame, but starts at the top row of the panel at the beginning of the frame and at the bottom row of the panel at the end of the frame. end with. Conventionally, it typically starts refreshing the top row of the display and works downwards. This means that in a tiled array of panels, the top row of one panel is refreshed at the beginning of a frame, while the bottom row of panels just above the panel keeps the image from the previous frame. It remains. This remains until the end of the frame where the bottom row is finally refreshed. However, just after this, the top row of the lower panel is refreshed with the information of the next frame, so again the top row of one panel and the bottom row of the (adjacent) directly above panel. There will be a single frame mismatch between them. This in itself is not a problem for still images where the information of successive frames is substantially the same, but is a problem for moving images, especially for fast moving images where the consecutive frames are significantly different. Appears as a break. This phenomenon is an undesirable motion artifact.
上記の振る舞いを、図31に例示する。図31に示すように、ダイアグラムの左側には、静止線701が、タイルの境界705を越えて一貫して表されるように示されており、また、ダイアグラムの右側には、(矢印707で示された方向に動く)動線702が、タイルの境界705を越えるときに不連続になるように示されている。この効果は、実質的に“継ぎ目が無い”タイル状ディスプレイにおいて、特に目に付く。何故なら、継ぎ目があると、今問題となっている不連続性から、目がそらされるからである。 The above behavior is illustrated in FIG. As shown in FIG. 31, on the left side of the diagram, a static line 701 is shown consistently across the tile boundary 705, and on the right side of the diagram (as indicated by arrow 707). A flow line 702 (moving in the indicated direction) is shown to be discontinuous when crossing a tile boundary 705. This effect is particularly noticeable in tiled displays that are substantially “seamless”. This is because seams distract from the discontinuities that are now a problem.
図32は、タイル状アレイ内のパネルの列730を、一列おきに180度回転させ、‘正しい向きの’最終画像に帰着するように、‘上下逆様の’パネル730に、逆転させた画像情報を与えることにより、モーションアーティファクトを隠す、タイル状ディスプレイの装置の概略図である。パネル730の平面内で、パネル730を一列おきに、180度回転されることにより、一つのディスプレイパネルの最上列720が、真上のディスプレイパネル730の最下列725と同時にリフレッシュされることが、確実にされる。ディスプレイパネル730は、通常の方法で走査するが、二つのパネルの境界上のラインは、両方のパネルにおいて、常に同時に更新される。同様の効果をもたらす代わりの装置においては、パネルを一列おきに回転させるのではなくて、上から下にではなく下から上に走査するように、一列おきに画素のアドレス方式が変更される。
FIG. 32 shows an inverted image of
図32に示すように、パネルの二番目と三番目との列はどちらも、フレームの最初において、お互いが接する境界に隣接するライン(線720、725で示されている)をリフレッシュし始める。フレームの最後(矢印710で示された走査方向)に向かい、列2と列3の各々は、それぞれの隣り合う列(列1と列2)の境界に隣接するラインをリフレッシュする。列1と列2のパネルもまた、同時に境界に隣接するラインをリフレッシュしており、よって、不連続性は目に付かない。
As shown in FIG. 32, both the second and third columns of the panel begin to refresh the lines (shown by
このことは、タイルの境界における不連続性という、目下の問題を軽減するが、どんなタイル状のディスプレイ製品に対しても直接適用できる訳ではない。従来型のLCDパネルにおいては、ディスプレイの輝度(とコントラスト)は視野角に対して変化する。更には、この変化は、ディスプレイ面の垂線に関して対称でなくてもよい。このことは、従来型(例えば、ねじれネマチックLCD)のタイル状ディスプレイにおいては、‘正しい向き’のパネルと‘上下逆様’のパネルとの効率に、目に見える違いがあってもよいということを、意味する。 This alleviates the current problem of discontinuities at the tile boundaries, but is not directly applicable to any tiled display product. In conventional LCD panels, the brightness (and contrast) of the display varies with the viewing angle. Furthermore, this change may not be symmetric with respect to the normal of the display surface. This means that in traditional (eg twisted nematic LCD) tiled displays, there may be a visible difference in efficiency between a 'right-orientated' panel and a 'upside down' panel. Means.
もし、各々のパネルの視聴効率を、ディスプレイ面の垂線に関して角度的に対称にできるのであれば、上記の解決策は、目に見える副作用無しに実行できる。 If the viewing efficiency of each panel can be angularly symmetric with respect to the normal of the display surface, the above solution can be implemented without visible side effects.
図33は、イメージガイドとLCDパネルの角度の非対称性の大きさの概略図である。特に図33は、視野角の関数として、イメージガイドとLCDパネルが示すコントラスト比を、図示する。LCDパネルとイメージガイドの両方が、標準では、上下逆様であろうとなかろうと、同じ率のコントラスト比を示す。しかしながら、例えば、視野角が標準から5度ずれると、正しい向きのLCDパネルは、約200:1のコントラストを示す一方、隣接する上下逆様のLCDは、100:1に近いコントラストを示す。このことは、パネル間の輝度において2:1のコントラストということを意味する。一方、イメージガイドは、より対称的な効率を持ち、プラス方向のコントラストは、マイナス方向のコントラストにとても近く、よって、イメージガイドを使うディスプレイにおいては、どの視野角で見ようとも、一列おきにパネルが上下逆様になっているということは、視聴者にとっては、重要ではない。 FIG. 33 is a schematic diagram of the magnitude of the asymmetry of the angle between the image guide and the LCD panel. In particular, FIG. 33 illustrates the contrast ratio exhibited by the image guide and the LCD panel as a function of viewing angle. Both the LCD panel and the image guide typically show the same rate of contrast ratio, whether upside down or not. However, for example, if the viewing angle deviates from normal by 5 degrees, a correctly oriented LCD panel will show a contrast of about 200: 1, while an adjacent upside down LCD will show a contrast close to 100: 1. This means a 2: 1 contrast in brightness between panels. Image guides, on the other hand, have a more symmetric efficiency and the contrast in the positive direction is very close to the contrast in the negative direction, so in a display that uses an image guide, every other row has a panel at every viewing angle. It is not important for viewers to be upside down.
上記で説明したモーションアーティファクトを、隠したり、取り除いたりするその他の方法は、各々のイメージフレームの画像処理(時間補間)や、パネルの各々の列の間の一フレーム時間の遅れを発生させることを含む。後者の方法は、例えば、タイル状ディスプレイの最上列がフレーム3を開始する時に、第三列にフレーム1を開始させることが含まれてもよい。このことは、LCDパネルを上下逆様にすること無く、列の間の境界における不連続性を回避することを満たすが、画像が動くときに、画像の目に見える‘傾き’を生じさせ、ディスプレイの音響システムに、リップシンクの問題を生じさせる。何故ならば、下の方の列は、最上列で数フレーム(おそらく、大きなディスプレイにおいては、数百ミリ秒)前に表示された画像を、表示しているからである。加えて、ディスプレイパネルのリフレッシュパターンを変えるため、ディスプレイパネルの駆動方式を変更することが行われる。
Other methods of hiding and removing the motion artifacts described above can cause image processing of each image frame (temporal interpolation) and delay of one frame time between each column of the panel. Including. The latter method may include, for example, starting
図34は、いかにして、バックライトから視野面に向かい、ディスプレイを通過する光の、スペクトルの変化的な減衰が、ディスプレイの“白色点”である色彩を、視聴者にとって、もはや白と認識できない限度にまでシフトするのかを、概略的に示す。“白色点”とは、カラーディスプレイにおいて、白であると定義される色値(例えばレッド、グリーン、ブルー(RGB)値やケルビン表示の色温度)である。白色点は、通常、ディスプレイで使用される色の構成要素(例えばRGB)の各々の最大値で、構成される。ディスプレイの白色点は、例えば、CIE1931標準を用いた色度ダイアグラム上で定義され、プロットすることができる。図34で用いられているのは、この標準である。 FIG. 34 shows how the color where the spectral attenuation of the light going from the backlight to the field of view and passing through the display is the “white point” of the display is now recognized as white by the viewer. It shows schematically whether it shifts to the limit which cannot be done. The “white point” is a color value (for example, red, green, blue (RGB) value or Kelvin display color temperature) defined as white in a color display. The white point is usually composed of the maximum value of each color component (for example, RGB) used in the display. The white point of the display can be defined and plotted, for example, on a chromaticity diagram using the CIE 1931 standard. It is this standard that is used in FIG.
CIE1931標準は、輝度パラメータと、二つの色度パラメータx、yとを用いて、人間の目に認識できる光の範囲を表す。x、y軸のパラメータは、パラメータzも含む三軸表示の一部を、形成する。しかしながら、CIE1931基準においては、x+y+z=1であり、zの値は、xとyの値が与えられるとわかるので、従って、何の追加情報も与えない。従って、色度を表すのには二次元表示で充分である。 The CIE 1931 standard represents a range of light that can be recognized by the human eye using a luminance parameter and two chromaticity parameters x and y. The x and y axis parameters form part of a triaxial representation that also includes the parameter z. However, in the CIE 1931 standard, x + y + z = 1 and the value of z is known to be given the values of x and y, and therefore gives no additional information. Therefore, a two-dimensional display is sufficient to represent chromaticity.
図34にプロットされた曲線880は、スペクトル色(つまり、単波長で構成される光)の範囲を表し、ナノメートル(nm)単位での波長が、曲線880に沿った離散点にプロットされている。曲線880内部の与えられた点は、波長が混ざった光を表す。曲線880で画定されたエリアの外側の点の全ては、人間の目には認識できない光に関係する。
図34に示すように、バックライトから発する光の“白色点”は、座標(0.295,0.310)のプロット点BLで示されている。見本のLCディスプレイパネルを透過した後の、この光の白色点は、座標(0.309,0.345)のプロット点BLLCで示されている。これは、白色点の位置における、有意なスペクトルのシフトである。LCディスプレイパネルと、見本のイメージガイドの両方を通過した後の、光の白色点は、座標(0.328,0.369)のプロット点BLLCIGで示されている。再び、これは、白色点の有意なスペクトルのシフトである。色度ダイアグラムの黄色の領域に向かうこのシフトの結果は、表示される画像が黄色がかるということである。 As shown in FIG. 34, the “white point” of the light emitted from the backlight is indicated by a plot point BL of coordinates (0.295, 0.310). The white point of this light after passing through the sample LC display panel is indicated by the plot point BLLC at coordinates (0.309, 0.345). This is a significant spectral shift at the position of the white point. The white point of light after passing through both the LC display panel and the sample image guide is indicated by the plot point BLLCIG at coordinates (0.328, 0.369). Again, this is a significant spectral shift of the white point. The result of this shift towards the yellow area of the chromaticity diagram is that the displayed image is yellowish.
図35は、(波長の関数として)光の変化的な減衰が生じる、バックライト40から視野面90に向かうディスプレイを通る光学経路の概略図である。所定の放出スペクトルを持つ光が、バックライト40から発せられる。発した光は、バックライト40の発光面と、例えば空気を含んでいてもよいし、偏光エレメントのようなその他の光学エレメントを含んでいてもよい、もう一つの媒体との間の境界810を横切る。バックライトで生成された光の一部は、境界810で反射され、バックライトに戻ってもよい。これは、“反射損失”と称される。第二の境界820は、光が現在伝播している媒体と、LCパネルといったディスプレイ装置60の入力面との間に生じる。前述のように、反射損失が、この境界で生じてもよい。図35に示された最後の二つの境界は、ディスプレイ装置60の出力面とイメージガイド20の入力面との間の境界830と、イメージガイド20の出力面とディスプレイ外部との間の境界840である。更なる反射損失が、境界830、840で生じてもよい。
FIG. 35 is a schematic diagram of the optical path through the display from the
境界810ないし840で反射され戻される入射光の割合は、主に、各々の境界に関する光の入射角(基準の入射において、反射される光の割合は最も低い)と、境界の夫々の側の物質間の屈折率の違いとに依存する。屈折率が違えば違うほど、境界810ないし840で反射され戻される光の割合は大きくなる。更には、バックライト40と視野面90との間の光学経路に沿って処理された面に、欠陥がある場合においては、この欠陥により生じる入射光の散乱が、この不完全な表面の屈折率に依存する。
The proportion of incident light that is reflected back at the boundaries 810-840 is primarily determined by the angle of incidence of light for each boundary (the fraction of light reflected at the reference incidence is the lowest) and the respective side of the boundary. Depends on the difference in refractive index between materials. The different the refractive index, the greater the proportion of light reflected back at the boundaries 810-840. Furthermore, if there is a defect in the surface processed along the optical path between the
ディスプレイを製造するのに用いられるのに適した、例えば、射出成形ポリカーボネイトといった、大抵のガラスやポリマーの屈折率は、光の波長の減少の関数として、増加する。従って、境界810ないし840で散乱され、または、反射され戻される光の割合は、バックライト40により生成される光のスペクトル全体に渡り、一様ではないことは理解されたい。波長の減少の関数として、屈折率が増加するポリマーに対しては、大抵の損失は、スペクトルの青色の領域で生じ、ディスプレイの白色点がスペクトルの黄色の領域に向かうシフトに帰着し、従って、表示される画像が黄色がかることになる。
The refractive index of most glasses and polymers, such as injection molded polycarbonate, suitable for use in manufacturing displays, increases as a function of the decrease in light wavelength. Accordingly, it should be understood that the proportion of light scattered or reflected back at the boundaries 810-840 is not uniform across the entire spectrum of light generated by the
境界810ないし840の間の光透過領域は、該境界を通過する光の一部を吸収してもよい。再び、ディスプレイに使われる典型的なポリマー材料は、可視スペクトルの青色領域において、光をより強力に吸収し、更に一層、ディスプレイの白色点がスペクトルの黄色の領域に向かうことに寄与する。
The light transmission region between the
付随的に、その他の着色効果が、ディスプレイ装置60と光学経路内の偏光層を通る光の通過の間に、特定の波長の光が選択的に透過されるため、起こるかもしれない。
Additionally, other coloring effects may occur because light of a specific wavelength is selectively transmitted during the passage of light through the
上記の効果の結果として、バックライトからディスプレイの視野面に沿った、LCディスプレイ装置60とイメージガイド20といった光学エレメントの一体としての透過率は、光のスペクトルに渡り一様ではない。図34に示すように、これは、ディスプレイの白色点の変化に帰着する。
As a result of the effects described above, the integral transmission of the optical elements such as the
バックライトの放出スペクトルにバイアスをかけることにより、変化する、光の透過率を補償することができ、結果として、ディスプレイの白色点を、所望の値に設定可能であるということは、認識されてきている。本実施例においては、“白色源”を与える放出スペクトルを持つ、従来型の蛍光体に基づいたバックライトを使用しており、結果として、青い波長の光を選択的に吸収することにより、ディスプレイは黄色がかる。この場合においては、バックライトの青い蛍光体の量を増加することにより、ディスプレイの白色点を、所望の白色点に戻すことができる。より一般的には、バックライトの光源ランプに、三つの蛍光体を適切に混合することにより、出力される画像の色における、システムのスペクトル透過率の効果を、相殺することができる。 It has been recognized that biasing the backlight emission spectrum can compensate for the changing light transmission, and as a result, the white point of the display can be set to a desired value. ing. In this example, a backlight based on a conventional phosphor with an emission spectrum giving a “white source” is used, and as a result, the display is selectively absorbed by blue wavelength light. Is yellowish. In this case, the white point of the display can be returned to the desired white point by increasing the amount of blue phosphor in the backlight. More generally, the effect of the spectral transmission of the system on the color of the output image can be offset by appropriately mixing the three phosphors in the backlight source lamp.
この技術は、波長に依存した損失を補償して、ディスプレイの出力面から発する光の白色状態が所望の値を達成することができるように、バックライトのスペクトルを変形させることを含む。 This technique includes compensating for the wavelength dependent loss and modifying the backlight spectrum so that the white state of the light emanating from the output face of the display can achieve the desired value.
システムの一体としてのスペクトル透過率を測ることにより、バックライトに適用される必要な補正を計算することができる。特に、個々の蛍光体の規格化された放出を積分することにより、ディスプレイの白色状態への、蛍光体各々の効果を分離することができる。システムの透過率を、結果として生じるバックライトの白色状態と組み合わせることにより、ディスプレイの白色点の見た目の変化を、計算できる。引き続いて、個々の蛍光体の割合を相対的に重み付けることにより、系のスペクトル透過率を補正することができ、所望のディスプレイの白色点が与えられる。 By measuring the spectral transmission as an integral part of the system, the necessary correction applied to the backlight can be calculated. In particular, by integrating the normalized emission of individual phosphors, the effect of each phosphor on the white state of the display can be separated. By combining the transmission of the system with the resulting white state of the backlight, the visual change of the white point of the display can be calculated. Subsequent relative weighting of the proportions of the individual phosphors can correct the spectral transmission of the system, giving the desired display white point.
10 発光面
20 イメージガイド
30 視野面
40 光源
50 コリメータ/モノジナイザ
60 液晶パネル
70 イメージガイド
80 光透過ガイド
90 出力面
110 非発光領域
120 発光拡張領域
130a、b 光
150a、b 変調器面
160 屈折面
170 反射材
175 光の経路
180 反射材
190 拡散ストリップ
197、198 空気の流れ
210 LCDパネル
220 イメージガイド
230 ベースフレーム
240 第一フレーム
250 発泡テープ
260 第二フレーム
300 溝
310 フレーム
311 外枠
312 内枠
313 光透過ガイド
314 光吸収層
315 接着層
316 反射層
331、332、333、334 光線
331’、332’、333’、334’ 光線
331”、332”、333”、334” 光線
360 画像出力面
380 光透過ガイド
410 ベースフレーム
415 支持フレーム
420 ストリップ
425 クリアランスホール
430 ストラット
440 クリンクルワッシャー
450 ねじ
460 スペーサ
470 イメージガイド
471 出力端
490 ワッシャー
495 ストラット
510、510’ LCD
520、520’、521、530 偏光板
540 位相変調器
570 イメージガイド
580 ガラスシート
585 非反射コーティング
590 偏光板
610 電気伝導シールド
620 透明電気伝導層
640 ストリップ
701 静止線
702 動線
705 タイルの境界
707 動線の進行方向
710 走査方向
720 最上列
725 最下列
730 パネル
810、820、840、850 境界
DESCRIPTION OF
520, 520 ′, 521, 530
Claims (58)
前記ディスプレイ装置の画像出力面に結合され、各々が入力端と出力端とを持つ多数の光透過ガイドを有するイメージガイドであって、前記光透過ガイドの一つ以上の群が画素エレメントの一つ以上の各群から光を受光するように多数の光透過ガイドの入力端が互いに相対的に配置されたイメージガイドとを備えたディスプレイであって、
前記ディスプレイにおいては、少なくとも一つのサブセットの前記光透過ガイドを有するクラスターに対し、
前記クラスターの外縁で、前記光透過ガイドの入力端が、前記光透過ガイドの光学特性に実質的に同様の光学特性を有しかつ前記ディスプレイの画像出力面から光を受け取るように配置された入力面を持つ内枠と、光透過ガイドの熱膨張特性と実質的に同様の熱膨張特性を有する外枠とによって、囲まれており、
前記内枠は、隣接する各々の光透過ガイドに光学的に結合され、かつ、前記内枠の入力面の反対の位置にある前記内枠の面と前記外枠に隣接する前記内枠の面とを少なくとも覆う反射層を有し、前記内枠に入り前記反射層に当たる光は、隣接する光透過ガイドに光学的に結合された前記内枠の一部を介して、または、前記内枠の入力面を介して前記内枠から出るように反射されるディスプレイ。 A display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements;
An image guide coupled to an image output surface of the display device and having a plurality of light transmission guides each having an input end and an output end, wherein one or more groups of the light transmission guides are one of pixel elements. A display comprising an image guide in which input ends of a plurality of light transmission guides are arranged relatively to each other so as to receive light from each of the above groups,
In the display, for clusters having at least one subset of the light transmission guides,
At the outer edge of the cluster, the input end of the light transmissive guide has optical characteristics substantially similar to the optical characteristics of the light transmissive guide and is arranged to receive light from the image output surface of the display An inner frame having a surface and an outer frame having a thermal expansion characteristic substantially similar to that of the light transmission guide,
The inner frame is optically coupled to each adjacent light transmission guide, and the surface of the inner frame and the surface of the inner frame adjacent to the outer frame are located at positions opposite to the input surface of the inner frame. The light that enters the inner frame and strikes the reflective layer passes through a part of the inner frame optically coupled to an adjacent light transmission guide, or of the inner frame. A display that reflects off the inner frame through an input surface.
視野面を持つ光透過エレメントであって、前記ディスプレイ装置から光を受光するように配置され、受光した光を前記視野面に表示する光透過エレメントとを備え、
前記光透過エレメントは、前記ディスプレイ装置と前記視野面との間の光学経路中に配置された偏光層を有し、
前記偏光層が、ディスプレイ外部から受け取った偏光されていない環境光を減衰させる一方、前記ディスプレイ装置から受光した偏光光を実質的に透過させるように配置されたディスプレイ。 A display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements;
A light transmissive element having a field surface, arranged to receive light from the display device, comprising a light transmissive element for displaying the received light on the field surface;
The light transmissive element has a polarizing layer disposed in an optical path between the display device and the field plane;
A display in which the polarizing layer is arranged to attenuate unpolarized ambient light received from outside the display while substantially transmitting polarized light received from the display device.
前記バックライトから発した光を受光するように配置された変調器と、
前記バックライトの前記発光領域から発した光の一部を前記バックライトの非発光領域に密接に関係づけて変調器のエリア上へと方向転換させるように配置された光方向転換手段とを備えたバックライト型ディスプレイ。 A backlight having a light emitting region and a non-light emitting region;
A modulator arranged to receive light emitted from the backlight;
Light redirecting means arranged to redirect a part of the light emitted from the light emitting area of the backlight onto the area of the modulator in close relation to the non-light emitting area of the backlight; Backlit display.
該蛍光ランプの各々は連続的な発光領域を有し、前記連続的な発光領域の少なくとも一端は非発光領域で終端する請求項20に記載のディスプレイ。 The backlight comprises one or more fluorescent lamps;
21. The display of claim 20, wherein each of the fluorescent lamps has a continuous light emitting area, and at least one end of the continuous light emitting area terminates in a non-light emitting area.
各々が入力端と出力端とを有する光透過ガイドであって、前記入力端が一つ以上の画素エレメントの各群から光を受光するように配置され、ベースフレームが前記入力端を囲んでいる多数の光透過ガイドを有するイメージガイドと、
開口を有し、前記ベースフレームにしっかりと取り付けられた第一フレームであって、前記ディスプレイパネルが、前記第一フレームの前記開口内で前記イメージガイドに対して配置された第一フレームと、
前記第一フレームよりも小さな開口を持ち、前記ディスプレイパネルに重なり、前記ディスプレイパネルに圧力を加えて、それによって、前記ディスプレイパネルが前記イメージガイドに近接するように保持する第二フレームであって、前記第一フレームに弾性的に結合された第二フレームとを有するディスプレイ。 A display panel having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements;
Each is a light transmission guide having an input end and an output end, wherein the input end is arranged to receive light from each group of one or more pixel elements, and a base frame surrounds the input end An image guide having multiple light transmission guides;
A first frame having an opening and firmly attached to the base frame, wherein the display panel is disposed with respect to the image guide within the opening of the first frame;
A second frame having an opening smaller than the first frame, overlapping the display panel and applying pressure to the display panel, thereby holding the display panel close to the image guide; A display having a second frame elastically coupled to the first frame.
前記多数のイメージガイドを、前記イメージガイドの出力面が連続的な面を形成するアレイに結合する手段と、
前記ベースフレームよりも硬さがあり、前記ベースフレームと異なる熱膨張係数を持つ支持フレームであって、前記ベースフレームと前記支持フレームとの間の、前記イメージガイドの出力面に実質平行な平面における相対的な動きを許す接続手段により、前記ベースフレームを前記支持フレームに結合させる支持フレームとを有するディスプレイ。 A plurality of light transmission guides having an input and an output end, and a base frame having a thermal expansion coefficient substantially matching a thermal expansion coefficient of the light transmission guide, the base frame surrounding the input end of the light transmission guide; A number of image guides each having
Means for coupling the plurality of image guides to an array in which an output surface of the image guide forms a continuous surface;
A support frame that is harder than the base frame and has a different coefficient of thermal expansion from the base frame, in a plane between the base frame and the support frame that is substantially parallel to the output surface of the image guide. A display having a support frame that couples the base frame to the support frame by connecting means that allow relative movement.
前記ディスプレイ装置の画像出力面に結合され、各々が入力端と出力端とを持つ多数の光透過ガイドを有するイメージガイドであって、前記光透過ガイドの入力端がお互いに相対的に配置されることにより、一つ以上の前記光透過ガイドの集団が、一つ以上の画素エレメントの個々の集団から、光を受け取るようなイメージガイドとを有するディスプレイであって、
前記ディスプレイにおいては、電気伝導材料が、前記光透過ガイドの少なくとも部分集合の少なくとも一部の長さの間に、沿って備えられており、前記電気伝導材料は、前記ディスプレイ装置から発する電磁波を吸収するように配置され、前記イメージガイドの分離した領域の光透過ガイド間の前記電気伝導材料は、お互いに電気的に接続されているディスプレイ。 A display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements;
An image guide coupled to an image output surface of the display device and having a plurality of light transmission guides each having an input end and an output end, and the input ends of the light transmission guides are disposed relative to each other. Thus, a display having one or more groups of light transmissive guides and an image guide that receives light from an individual group of one or more pixel elements,
In the display, an electrically conductive material is provided along the length of at least a portion of at least a subset of the light transmissive guide, and the electrically conductive material absorbs electromagnetic waves emitted from the display device. The display is arranged such that the electrically conductive material between the light transmissive guides in separate areas of the image guide is electrically connected to each other.
リフレッシュパターンに一致して、ラインごとを基本として各々のディスプレイパネルをリフレッシュさせるように配置されたディスプレイ制御の手段を有するタイル状ディスプレイであって、
ディスプレイパネルの垂直方向に隣接する一組の前記リフレッシュパターンは、前記一組の上方のディスプレイパネルの下方の領域がリフレッシュされるのと実質的に同時に、前記一組の下方のディスプレイパネルの上方の領域がリフレッシュされるようなリフレッシュパターンであるタイル状ディスプレイ。 Multiple display panels formed into multiple columns and arranged to form a single image output surface, each display capable of displaying multiple lines of pixels;
A tiled display having display control means arranged to refresh each display panel on a line-by-line basis in accordance with a refresh pattern,
A set of refresh patterns vertically adjacent to the display panel is substantially the same as the lower region of the upper set of display panels is refreshed, substantially simultaneously with the upper region of the lower set of display panels. A tiled display that is a refresh pattern that refreshes the area.
前記ディスプレイ装置の可視スペクトルにおけるスペクトルの損失は、可視スペクトルの青色端に向かい強くなる透過型ディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置の照明を与えるバックライトであって、
前記バックライトからの可視スペクトルの発光は、可視スペクトルの青色端において優勢であるバックライトとを有するバックライト型ディスプレイ。 A transmissive display device having an image output surface on which an image is displayed as an array of spaced pixel elements,
Spectral loss in the visible spectrum of the display device is a transmissive display device that becomes stronger towards the blue end of the visible spectrum;
A backlight for providing illumination of the display device,
A backlight type display having a backlight in which visible light emission from the backlight is dominant at a blue end of the visible spectrum.
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